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Java 多線程核心基礎：進程與線程、優勢、生命週期全景圖

編輯：Java 相關知識

從單任務到並發時代

DOS 時代一次只能跑一個程式；現代 OS 支援多進程並發（QQ、Word、瀏覽器同時開）。Java 在單一進程內部進一步引入線程，實現更細粒度的並發：

進程：資源分配單位，擁有獨立記憶體空間，通訊麻煩（IPC）。
線程：CPU 排程單位，隸屬於進程，共享進程記憶體（堆、方法區），通訊高效（共享變數）。

線程被稱為「輕量級進程」，建立/切換開銷遠小於進程。

多線程兩大核心優勢

優勢	說明	典型場景
提升響應速度	耗時任務（網路、IO、計算）放背景線程，UI 線程保持流暢	Swing/JavaFX 應用、Android ANR 避免
充分利用多核 CPU	多線程並行計算，榨乾硬體效能	影像處理、科學計算、高併發伺服器

⚠️ 線程過多會導致頻繁上下文切換，反而降低效能。實際專案需配合線程池控制併發度。

線程生命週期狀態機

        ┌─────────┐
        │  NEW    │  new Thread()
        └────┬────┘
             │ start()
             ▼
    ┌───────────────┐
    │  RUNNABLE     │ ◄────────────────┐
    │ (就緒/運行)    │                │
    └───────┬───────┘                │
            │                        │
     ┌──────┴──────┐                 │
     │             │                 │
 sleep()      wait() / join()        │
     │             │                 │
     ▼             ▼                 │
┌─────────┐  ┌──────────┐            │
│ TIMED_  │  │  BLOCKED │            │
│ WAITING │  │  (鎖等待) │            │
└────┬────┘  └────┬─────┘            │
     │            │                  │
     │ timeout/   │ notify()/        │
     │ interrupt  │ lock released    │
     ▼            ▼                  │
    ┌───────────────────────────────┐
    │          TERMINATED           │  run() 結束 / 異常退出
    └───────────────────────────────┘

六大標準狀態

NEW：物件建立，未 start()。
RUNNABLE：包含就緒與運行，等待 CPU 時間片。
BLOCKED：等待監視器鎖（進入 synchronized 區塊被阻擋）。
WAITING：無限期等待，需 notify()/interrupt() 喚醒。
TIMED_WAITING：有超時等待，sleep()/wait(timeout)/join(timeout)。
TERMINATED：執行緒結束。

常用控制方法速查

方法	作用	注意事項
`start()`	啟動線程	只能呼叫一次
`sleep(ms)`	當前線程讓出 CPU 休眠	靜態方法，不釋放鎖
`yield()`	提示排程器讓出 CPU	不保證生效，僅作提示
`join()`	等待該線程終止	常用於主線程等待子線程
`interrupt()`	發送中斷信號	不強制停止，需配合檢查
`isInterrupted()`	檢查中斷狀態	不清除標誌
`Thread.interrupted()`	檢查並清除中斷狀態	靜態方法

經典啟動流程圖解


// 主線程
main() {
    Thread t = new MyThread(); // NEW
    t.start();                 // → RUNNABLE (新線程)
    // 主線程繼續...
}

// 新線程
run() {
    // RUNNABLE → RUNNING → ... → TERMINATED
}