Java多线程详解：从入门到实践

Java多线程是Java编程中一个非常重要的概念，它允许程序在同一时间执行多个任务，从而提高了应用程序的效率和响应速度。在Java中，线程是操作系统分配CPU时间片的基本单位，一个进程中可以包含一个或多个线程。 1. **何谓线程** 线程是进程中的执行单元，每个线程都有自己的程序计数器、栈和局部变量，但它们共享进程的内存空间和其他资源。在多线程环境下，不同的线程可以并行执行，使得程序能够同时处理多个任务。 2. **单线程与多线程** 单线程程序只有一个执行路径，所有任务按顺序执行。而多线程程序则包含多个执行路径，每个线程可以独立执行不同的任务。在Java中，主线程是程序的默认线程，而多线程可以通过创建和启动额外的线程来实现。 3. **创建线程的两种方式** - **继承Thread类**：创建Thread类的子类，并重写run()方法，然后创建子类的实例并调用start()方法启动线程。 - **实现Runnable接口**：创建一个实现了Runnable接口的类，实现run()方法，然后将其实例传递给Thread类的构造函数，创建Thread对象并调用start()方法启动线程。 4. **线程的启动** start()方法用于启动线程，它将线程设置为可运行状态。线程的执行取决于操作系统对线程的调度，不一定立即开始执行。而run()方法包含了线程要执行的具体操作，是线程体。 5. **线程状态转换** 线程有多种状态：新建（New）、可运行（Runnable）、运行（Running）、阻塞（Blocked）、等待（Waiting）、超时等待（Timed Waiting）和终止（Terminated）。线程的状态在各种操作下会发生转换，如start()方法将线程从新建变为可运行，sleep()方法会让线程进入阻塞或等待状态。 6. **线程的同步与互斥** 当多个线程访问共享资源时，可能会出现竞态条件，导致数据不一致。Java提供了synchronized关键字来解决这个问题。synchronized可以修饰方法或代码块，确保同一时间只有一个线程可以执行特定的代码。wait()、notify()和notifyAll()方法用于线程间的协调，线程调用wait()会释放持有的锁并进入等待状态，而其他线程调用notify()或notifyAll()可以唤醒等待的线程。 7. **线程的协调** wait()、notify()和notifyAll()是Object类的方法，用于线程间的通信。wait()使当前线程等待，直到其他线程调用notify()或notifyAll()唤醒。notify()唤醒一个等待的线程，notifyAll()则唤醒所有等待的线程。 8. **线程的暂停与恢复** Thread类的sleep()方法可以使当前线程暂停指定的毫秒数，让其他线程有机会执行，但不会释放已持有的锁。如果被中断，会抛出InterruptedException。 在实际开发中，合理地使用多线程可以提高程序的并发性能，但也要注意线程安全和同步问题，避免出现数据不一致和死锁等状况。理解并熟练掌握Java多线程机制对于编写高效、可靠的并发程序至关重要。