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Java 多線程編程精要：Thread 類與 Runnable 介面實現線程詳解

編輯：Java 相關知識

Java 內建多線程支援使併發編程相對簡單，但核心概念必須掌握。本文詳細解析Thread 繼承法、Runnable 介面法、synchronized 關鍵字三大基石，並說明 main() 也是一條線程。

一、Thread 類繼承法

Thread 為具體類，覆寫 run() 定義線程邏輯，調用 start() 啟動 (非直接調用 run())。


class TimePrinter extends Thread {
    int pauseTime; String name;
    public TimePrinter(int x, String n) { pauseTime = x; name = n; }
    @Override public void run() {
        while (true) {
            try {
                System.out.println(name + ": " + new Date());
                Thread.sleep(pauseTime);
            } catch (Exception e) { System.out.println(e); }
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        new TimePrinter(1000, "Fast Guy").start(); // 1秒輸出一次
        new TimePrinter(3000, "Slow Guy").start(); // 3秒輸出一次
        // main 線程繼續執行 (此處 main 結束但 JVM 存活因非守護線程)
    }
}

輸出：兩條線程交替打印時間，間隔分別 1s/3s。

缺點：Java 單繼承限制，若類已有父類則無法使用；強加類層次結構。

二、Runnable 介面法 (推薦)

實現 Runnable 介面 (run())，再包裝進 Thread 建構子。


class TimePrinter implements Runnable {
    int pauseTime; String name;
    public TimePrinter(int x, String n) { pauseTime = x; name = n; }
    @Override public void run() { /* 同上 */ }
    public static void main(String[] args) {
        new Thread(new TimePrinter(1000, "Fast Guy")).start();
        new Thread(new TimePrinter(3000, "Slow Guy")).start();
    }
}

優點：
1. 避免單繼承限制，類可自由繼承其他父類。
2. 邏輯與線程控制分離，符合「組合優於繼承」。
3. 同一 Runnable 實例可提交給多個線程/線程池複用。

三、synchronized 關鍵字：解決共享資料競態

每個 Java 物件天生關聯一把監視器鎖。方法加 synchronized 即獲取該鎖，同一時間僅允許一線程執行該物件的同步方法。

經典銀行賬戶問題


public class Account {
    String holderName; float amount;
    public Account(String name, float amt) { holderName = name; amount = amt; }
    // 非同步版：併發存取會導致金額錯誤
    public void deposit(float amt) { amount += amt; }
    public void withdraw(float amt) { amount -= amt; }
    public float checkBalance() { return amount; }
}

併發場景：夫妻倆同時在不同 ATM 操作同一聯名賬戶，deposit/withdraw 交錯導致金額損壞。

同步修正版


public class Account {
    String holderName; float amount;
    public Account(String name, float amt) { holderName = name; amount = amt; }
    public synchronized void deposit(float amt) { amount += amt; }
    public synchronized void withdraw(float amt) { amount -= amt; }
    public float checkBalance() { return amount; } // 唯讀無需同步
}

機制：deposit 與 withdraw 共用 this 鎖，互斥執行。checkBalance 無同步，不阻塞寫操作，寫操作也不阻塞它 (但可能讀到舊值，若需強一致性可加 synchronized 或用 volatile/AtomicReference)。

核心概念總結

概念	說明
Thread vs Runnable	Thread 繼承法簡單但受單繼承限制；Runnable 介面法靈活、可復用、推薦生產使用
start() vs run()	start() 啟動新線程並異步調用 run()；直接調用 run() 只是普通方法調用，不會開新線程
main 線程	JVM 啟動主線程執行 main()，用戶線程結束前 JVM 不退出
物件鎖	每個物件一把鎖，synchronized 實例方法鎖 this，靜態方法鎖 Class 物件
同步粒度	僅同步必要的共享狀態讀寫操作，避免過度同步降低併發度

進階延伸

volatile：保證可見性，不保證原子性 (適用於單寫多讀標誌位)。
java.util.concurrent：AtomicInteger、ReentrantLock、CountDownLatch、ThreadPoolExecutor 等高級併發工具，優先於低級 synchronized/wait/notify。
線程安全集合：ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList 等替代手動同步。