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java的线程知识怎么回答

admin
后端开发
2025-08-06
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Java线程通过继承Thread类或实现Runnable接口创建，可控制并发执行，需关注线程安全，使用synchronized/Lock等机制避免竞态条件，合理管理生命周期及资源共享

核心概念解析

什么是线程？

线程是操作系统调度的最小单位，代表程序执行流，一个进程可包含多个线程，共享进程资源（如内存空间），但拥有独立的栈空间、程序计数器和局部变量，Java通过java.lang.Thread类及接口提供对线程的支持。

特性	说明
轻量级	线程创建和管理成本低，适合高并发场景
共享性	同一进程内的线程共享堆和方法区，不共享栈
并发执行	多线程可并行利用CPU核心，提升性能
异步性	主线程无需等待子线程完成即可继续执行

线程 vs 进程

维度	进程	线程
资源占用	独立分配内存/文件句柄	共享进程资源，仅保留必要数据
通信成本	进程间通信（IPC）复杂	线程间通信简单（共享变量）
切换开销	大（涉及上下文切换）	小（仅需保存少量寄存器）
适用场景	隔离任务（如浏览器标签页）	协作任务（如日志记录+业务处理）

线程创建方式

方式1：继承Thread类

class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("线程执行");
    }
}
// 启动线程
new MyThread().start(); // ️ 勿直接调用run()！

特点：简单直观，但破坏了面向对象原则（Java单继承限制）。

方式2：实现Runnable接口

class MyRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("线程执行");
    }
}
// 启动线程
new Thread(new MyRunnable()).start();

优势：解耦任务与线程管理,支持多线程复用同一任务实例。

java的线程知识怎么回答第1张

方式3：Callable + FutureTask（带返回值）

import java.util.concurrent.;
class MyCallable implements Callable<String> {
    @Override
    public String call() throws Exception {
        return "计算结果";
    }
}
// 提交任务并获取未来结果
FutureTask<String> task = new FutureTask<>(new MyCallable());
new Thread(task).start();
String result = task.get(); // 阻塞直到结果可用

适用场景：需要返回值或抛出异常的任务。

线程生命周期与状态转换

六种状态及转换

状态	描述	触发条件
NEW	新建未启动	`new Thread()`
RUNNABLE	正在JVM中执行或等待CPU时间片	`start()` / `yield()`后重新调度
BLOCKED	等待监视器锁/IO操作	`synchronized`块/`wait()`
WAITING	等待其他线程唤醒（无限期）	`Object.wait()`/`Condition.await()`
TIMED_WAITING	限时等待（超时自动唤醒）	`sleep(time)`/`join(timeout)`
TERMINATED	执行完毕或被终止	`run()`结束/`interrupt()`

关键方法行为

方法	作用	注意事项
`start()`	启动新线程，JVM调用`run()`	必须调用，否则不会执行任务
`run()`	线程主体逻辑	直接调用等同于普通方法调用
`sleep(ms)`	当前线程休眠指定毫秒	⏰ 不释放锁，到期自动唤醒
`yield()`	提示调度器让出CPU给同级线程	低优先级不代表立即切换
`join()`	等待当前线程终止	⏳ 可用于协调多线程执行顺序
`interrupt()`	中断线程（设置中断标志）	需配合`isInterrupted()`检查

线程同步机制

为什么需要同步？

多线程访问共享资源可能导致数据不一致（竞态条件）,两个线程同时修改账户余额。

同步解决方案

方案	语法示例	特点
`synchronized`	`synchronized(this) { ... }`	内置锁，隐式获取/释放锁
`ReentrantLock`	`Lock lock = new ReentrantLock();` `lock.lock(); ... lock.unlock();`	可中断、超时尝试获取锁
`volatile`	`private volatile boolean flag;`	️ 确保可见性，禁止指令重排序
`AtomicXXX`	`AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);` `count.getAndIncrement();`	🧮 原子操作，无锁高性能

死锁与防范

死锁四要素：互斥、占有并等待、不可剥夺、循环等待。
预防措施：

按固定顺序加锁（全局排序）
使用tryLock(timeout, unit)避免无限等待
通过银行家算法检测安全性

线程池管理

️ 为何使用线程池？

减少频繁创建销毁线程的开销
控制最大并发数，防止资源耗尽
统一管理线程生命周期

Executor框架核心组件

类/接口	功能	典型用法
`Executors`	工厂类，创建预定义线程池	`Executors.newFixedThreadPool(5)`
`ThreadPoolExecutor`	可配置参数的核心线程池	核心池大小、队列容量、拒绝策略
`ScheduledExecutorService`	定时/周期性任务执行	`scheduleAtFixedRate()`
`ForkJoinPool`	分治任务并行处理	递归拆分任务，工作窃取算法

️ 常用线程池类型对比

类型	核心线程数	最大线程数	任务队列	适用场景
`newFixedThreadPool`	固定值	固定值	LinkedBlockingQueue	长期稳定负载
`newCachedThreadPool`	0	Integer.MAX	SynchronousQueue	突发短任务（快速扩容收缩）
`newSingleThreadExecutor`	1	1	LinkedBlockingQueue	保证顺序执行
`newScheduledThreadPool`	固定值	固定值	DelayedWorkQueue	定时/延期任务