TIJ 閱讀筆記（第十三章）：Java 並發編程核心精要

並發編程的動機與本質

線程是進程內部獨立的指令流，多線程讓程序能在等待事件（I/O、鎖、用戶輸入）時不阻塞主流程，實現響應式 UI、提升吞吐率、利用多核 CPU。Java 的線程模型屏蔽了底層調度細節，但要求開發者改變單線程思維，理解「同時運行」的非確定性。

基礎線程操作

創建與啟動

• 繼承 Thread 覆寫 run()，調用 start() 啟動。
• 實現 Runnable 接口，配合 new Thread(runnable).start()，避免單繼承限制，利於邏輯與線程控制分離。

常用控制方法

• yield()：提示調度器當前線程可讓出 CPU，非強制。
• sleep(ms)：強制休眠指定毫秒，需捕獲 InterruptedException，不釋放鎖。
• join()：等待目標線程終止，可設超時，可被中斷。
• setPriority()：設置優先級（1-10），僅為調度建議，不可依賴實現業務邏輯。

線程安全與同步機制

共享資源衝突

多線程並發讀寫共享變量會導致數據不一致（如 EvenGenerator 示例）。解決核心是「串行化訪問」：同一時刻僅允許一個線程進入臨界區。

synchronized 關鍵字

• 同步方法： 隱式使用 this（實例方法）或 Class 對象（靜態方法）作為鎖。
• 同步代碼塊： synchronized(lockObj) { ... }，可精細控制鎖粒度，提高並發度。
• 鎖可重入：同一線程可多次獲取同一鎖，JVM 維護計數器。

volatile 與原子操作

• volatile 保證讀寫可見性與有序性，長整型/雙精度型需加 volatile 才屬原子操作。
• 基本類型賦值/讀取（除 long/double）為原子操作；複合操作（如 i++）非原子，需同步或使用 AtomicInteger。

線程狀態與阻塞原因

線程協作：wait/notify 與管道流

• wait() 釋放鎖並進入等待集，notify()/notifyAll() 喚醒，必須在同步塊中調用。
• PipedWriter/Reader 實現線程間字節/字符流傳輸，適合生產者-消費者場景。

死鎖與預防

四必要條件：互斥、佔有並等待、非搶佔、循環等待。破壞任一條件即可預防。Java 無內置死鎖檢測，需設計時避免（如固定鎖獲取順序、使用 tryLock 超時機制）。

線程終止最佳實踐

• 棄用 stop()、suspend()、resume()（不釋放鎖、易損壞對象狀態）。
• 採用標誌位（volatile boolean running）輪詢或 interrupt() 中斷阻塞操作（sleep/wait/join/I/O）。

線程組與總結

ThreadGroup 設計失敗，僅剩未捕獲異常處理用途。多線程優勢在於輕量級上下文切換、資源共享，但引入同步開銷、活鎖/死鎖風險、跨平台行為差異。核心原則：絕不想當然，所有共享訪問必須同步。