JavaSE核心知识点03高级特性03-02（多线程）

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JavaSE核心知识点03高级特性03-02（多线程）

学习Java多线程是一个循序渐进的过程，下面我会从基础到应用为你详细讲解，并附上代码示例帮助你理解。

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一、多线程基础概念

1. 什么是线程？

• 线程是程序执行的最小单位，一个进程可以包含多个线程，多个线程共享进程的内存资源。
• 多线程允许程序同时执行多个任务，提高资源利用率和响应速度。

类比：想象一家餐厅，一个厨师（单线程）同时处理多个订单会手忙脚乱，多个厨师（多线程）分工协作效率更高。

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二、Java中创建线程的两种方式

1. 继承Thread类

public class MyThread extends Thread {@Overridepublic void run() {System.out.println("线程执行: " + Thread.currentThread().getName());}public static void main(String[] args) {MyThread t1 = new MyThread();t1.start(); // 启动线程，JVM自动调用run()}
}

缺点：Java是单继承，继承Thread后无法继承其他类。

2. 实现Runnable接口（推荐）

public class MyRunnable implements Runnable {@Overridepublic void run() {System.out.println("线程执行: " + Thread.currentThread().getName());}public static void main(String[] args) {Thread t2 = new Thread(new MyRunnable());t2.start();}
}

优点：避免单继承限制，适合资源共享（如多个线程操作同一Runnable实例）。

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三、线程的生命周期

线程的状态包括：

1. 新建（New）：创建未启动。
2. 就绪（Runnable）：调用start()后，等待CPU调度。
3. 运行（Running）：执行run()方法。
4. 阻塞（Blocked）：等待锁、I/O等资源。
5. 终止（Terminated）：run()执行完毕或异常退出。

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四、线程安全与同步

1. 问题：多个线程共享数据导致竞态条件

public class Counter {private int count = 0;public void increment() {count++; // 非原子操作，可能被多个线程同时修改}
}

2. 解决方案：synchronized关键字

• 同步方法：锁住当前对象实例。

public synchronized void increment() {count++;
}

• 同步代码块：更细粒度控制。

public void increment() {synchronized(this) {count++;}
}

3. 使用Lock接口（更灵活）

import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;public class Counter {private int count = 0;private Lock lock = new ReentrantLock();public void increment() {lock.lock();try {count++;} finally {lock.unlock(); // 确保释放锁}}
}

4. volatile关键字

• 保证变量可见性，但不保证原子性。

private volatile boolean flag = false;

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五、线程间通信

使用wait()、notify()、notifyAll()实现线程协作（必须在同步块内调用）。

public class ProducerConsumer {private Queue<Integer> queue = new LinkedList<>();private int capacity = 5;public synchronized void produce(int item) throws InterruptedException {while (queue.size() == capacity) {wait(); // 队列满，等待}queue.add(item);notifyAll(); // 唤醒消费者}public synchronized int consume() throws InterruptedException {while (queue.isEmpty()) {wait(); // 队列空，等待}int item = queue.poll();notifyAll(); // 唤醒生产者return item;}
}

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六、线程池（重点掌握）

1. 为什么使用线程池？

• 避免频繁创建/销毁线程的开销。
• 控制并发数量，防止资源耗尽。

2. 使用Executors创建线程池

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;public class ThreadPoolDemo {public static void main(String[] args) {ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(3);for (int i = 0; i < 10; i++) {pool.execute(() -> {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 执行任务");});}pool.shutdown(); // 关闭线程池}
}

3. 自定义线程池（推荐）

import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(5, // 核心线程数10, // 最大线程数60L, TimeUnit.SECONDS, // 空闲线程存活时间new LinkedBlockingQueue<>(100) // 任务队列
);

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七、常见问题与注意事项

1. 死锁：多个线程互相等待对方释放锁。

   • 避免方法：按固定顺序获取锁，使用超时机制（tryLock）。

2. 线程泄漏：线程未正确关闭导致资源耗尽。

   • 解决：使用try-finally确保资源释放。

3. 避免使用已废弃方法：

   • stop()：强制终止线程，可能导致数据不一致。
   • 改用标志位控制线程退出：

   public class SafeStop implements Runnable {private volatile boolean running = true;public void stop() {running = false;}@Overridepublic void run() {while (running) {// 执行任务}}
   }
   

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八、实战练习

题目：模拟10个窗口卖100张票（线程安全）。

public class TicketSales implements Runnable {private int tickets = 100;private final Object lock = new Object();@Overridepublic void run() {while (true) {synchronized (lock) {if (tickets <= 0) break;System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 卖出第 " + tickets-- + " 张票");}try {Thread.sleep(100); // 模拟操作耗时} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}public static void main(String[] args) {TicketSales task = new TicketSales();for (int i = 0; i < 10; i++) {new Thread(task, "窗口" + (i+1)).start();}}
}

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通过以上内容，你应该对Java多线程有了全面的认识。学习时建议多写代码调试，观察不同情况下的输出，逐步理解线程的行为。遇到问题可以查阅Java官方文档或可靠的教程资源。

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