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Java多線程編程基礎（二）：線程對象核心方法與Runnable模式深度解析

編輯：Java 相關知識

前言：線程對象方法是並發控制的基礎原語

上文確立Thread對象與OS線程的區別。本文深度解析Thread/Runnable核心方法、join()語義、start()一次性限制、Runnable共享狀態模式，為後續同步、協作、線程池奠基。

一、 Thread vs Runnable：本質區別與選型

維度	繼承Thread	實現Runnable
線程對象與任務	強耦合（同一對象）	解耦（任務獨立）
單繼承限制	佔用	無影響
`start()`次數	一次（對象綁定線程）	多次（同一Runnable可包裝多Thread）
共享狀態	需額外字段/外部對象	天然共享Runnable實例字段
線程池適配	不直接支持	完美適配`ExecutorService`
函數式編程	不支持	Lambda`() -> {}`、方法引用

結論：優先Runnable，配合ExecutorService或Thread.ofVirtual()（Java 21+虛擬線程）。

二、 start()一次性限制：源碼證據


// Thread.java (JDK 17)
public synchronized void start() {
    if (threadStatus != 0)  // NEW=0
        throw new IllegalThreadStateException();
    group.add(this);
    boolean started = false;
    try {
        start0(); // native
        started = true;
    } finally {
        if (!started) group.threadStartFailed(this);
    }
}

threadStatus從NEW(0)→RUNNABLE→TERMINATED單向流轉。**二次start()拋IllegalThreadStateException**。

三、 join()深度語義：等待線程終止


public final void join() throws InterruptedException {
    join(0);
}
public final synchronized void join(long millis) throws InterruptedException {
    long base = System.currentTimeMillis();
    long now = 0;
    if (millis < 0) throw new IllegalArgumentException();
    if (millis == 0) {
        while (isAlive()) wait(0); // 死等
    } else {
        while (isAlive()) {
            long delay = millis - now;
            if (delay <= 0) break;
            wait(delay);
            now = System.currentTimeMillis() - base;
        }
    }
}

關鍵點：

調用t.join()的線程（當前線程）阻塞在t對象監視器上
t線程結束時，JVM調用t.notifyAll()喚醒等待者
join(millis)帶超時，超時返回不拋異常，需檢查t.isAlive()判斷是否結束
必須在synchronized(t)塊中調用（方法聲明synchronized），否則IllegalMonitorStateException

四、 Runnable共享狀態模式與線程安全


class CounterTask implements Runnable {
    private int count = 0; // 共享狀態！
    @Override public void run() {
        for (int i = 0; i < 10000; i++) count++;
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + count);
    }
}

public class SharedRunnable {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        CounterTask task = new CounterTask();
        Thread t1 = new Thread(task, "T1");
        Thread t2 = new Thread(task, "T2");
        t1.start(); t2.start();
        t1.join(); t2.join();
        System.out.println("Final: " + task.count); // 非20000！
    }
}

現象：count++非原子（讀-改-寫），兩線程競爭導致更新丟失，結果<20000。

修復：

AtomicInteger：atomicCount.incrementAndGet()
synchronized：synchronized(this) { count++; }
ThreadLocal：各線程獨立副本，最後聚合
不可變設計：無共享狀態

五、線程常用方法速查表

方法	靜態/實例	作用	注意事項
`currentThread()`	靜態	獲取當前執行線程對象	核心API，用於`ThreadLocal`、日誌、監控
`sleep(millis/nanos)`	靜態	當前線程定時讓出CPU	不釋放鎖、拋`InterruptedException`需處理
`yield()`	靜態	提示調度器重新調度	不保證讓步、平台差異大、慎用
`interrupt()`	實例	設置中斷標誌	不強制停止，阻塞方法收到`InterruptedException`
`isInterrupted()`	實例	檢查中斷標誌（不清除）	用於輪詢判斷
`interrupted()`	靜態	檢查並清除當前線程中斷標誌	唯一清除標誌的方法
`setDaemon(true)`	實例	標記為守護線程	必須在start()前調用，JVM僅剩守護線程退出
`getState()`	實例	獲取線程狀態（NEW/RUNNABLE/BLOCKED/WAITING/TIMED_WAITING/TERMINATED）	監控、診斷用
`getStackTrace()`	實例	獲取線程棧幀快照	定位死鎖、卡頓、性能分析
`setUncaughtExceptionHandler()`	實例/靜態	設置未捕獲異常處理器	線程池建議設置默認處理器

六、守護線程與JVM退出機制


public class DaemonDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Thread daemon = new Thread(() -> {
            while (true) {
                System.out.println("Daemon running...");
                try { Thread.sleep(500); } catch (InterruptedException e) { break; }
            }
        });
        daemon.setDaemon(true); // 必須在start()前
        daemon.start();
        System.out.println("Main ends"); // 主結束，JVM退出，daemon被強制終止
    }
}

規則：JVM進程在所有非守護線程結束後退出，不等待守護線程。典型用途：GC、JIT、監控、心跳、清理任務。