Java 多執行緒機制全解析：從進程差異到同步、調度與守護線程

進程 vs 線程：核心區別

多線程不增加 CPU 算力；唯在多核或分散式架構下並行執行才提升吞吐。對阻塞型 I/O（網路、資料庫），多線程能顯著改善回應時間（如伺服器每連線一線程）。

兩種實作方式

1. 繼承 Thread

class Consumer extends Thread {
    public void run() { /* 任務邏輯 */ }
}
new Consumer(1000, "A").start();

2. 實作 Runnable（推薦）

class Consumer implements Runnable {
    public void run() { /* 任務邏輯 */ }
}
new Thread(new Consumer(1000, "A")).start();

優勢：不佔用繼承名額，邏輯與控制分離，利於線程池複用。

線程同步：synchronized 關鍵字

public class RegisterAccount {
    private float balance;
    public synchronized void deposit(float fee) { balance += fee; }
    public synchronized void withdraw(float fee) { balance -= fee; }
}

同步方法隱式鎖定 this，確保共享資源（balance）同一時間僅一線程訪問。也可用 synchronized(obj) 同步區塊縮小鎖範圍。

線程生命週期與狀態控制

• 新建 → start() → 就緒 → 調度器派發 → 運行
• 睡眠：sleep(ms) 釋放 CPU、保留鎖
• 等待/通知：wait()/notify() 釋放鎖、進入等待集
• 阻塞：嘗試獲取鎖失敗
• 死亡：run() 結束或 stop()（已棄用）

調度策略：優先級 + 搶佔式 + 時間片輪轉

• 10 級優先級（1-10，預設 5），高優先級優先執行。
• 搶佔式：高優線程就緒即搶佔 CPU。
• 同優先級：輪轉分時。
• setPriority()/getPriority() 動態調整。

守護線程

setDaemon(true) 標記為低優先級服務線程（如 GC），僅在用戶線程全結束時 JVM 才退出。

線程組

ThreadGroup 樹狀管理，支援批量操作（中斷、優先級設定、列舉）。預設屬於 main 組。

總結

Java 內建多線程支援，語法簡潔、共享記憶體通訊高效，為高併發網路程式（伺服器端）奠定堅實基礎。掌握同步、狀態、調度、守護線程等機制，是寫出穩健併發程式的必修課。