Java 線程深度解析：生命週期、調度、同步與死鎖

基本概念

• 進程：運行中的程序，獨立記憶體空間
• 線程：進程內單一順序控制流，「輕量級進程」，共享進程資源，擁有獨立棧和程序計數器
• Java 中連最簡單的 Applet 也是多線程（AWT 繪圖線程、主線程調用 init/start/stop/destroy）

線程五大核心屬性

1. 線程體

繼承 Thread 重寫 run()，或實現 Runnable 接口。啟動後 JVM 自動調用 run()。

2. 線程狀態（四態）

• 新建：new Thread()，僅對象，無資源，只能 start() 或銷毀
• 可運行：start() 分配資源、排隊等待 CPU，非持續佔用 CPU
• 非運行：suspend()、sleep()、wait()、I/O 等待
• 死亡：run() 結束或 stop() 強制終止

3. 線程優先級與調度

• 固定優先級調度：高優先級搶佔 CPU
• 同優先級輪轉
• 子線程繼承父線程優先級，可動態調整
• 強制性搶佔：高優先級線程變為可運行時立即搶佔

4. 守護線程

為其他線程服務（如 GC、圖片預加載），run() 通常為無限循環等待請求。JVM 僅剩守護線程時自動退出。

5. 線程組

ThreadGroup 批量管理線程（啟動/掛起/銷毀），線程創建時指定或歸入默認組，終身不可變更。

多線程編程兩大難點

同步機制

• 每個對象天然擁有一把鎖
• synchronized 隱式實現加鎖/解鎖（方法級或塊級）
• 最佳實踐：共享變量的所有訪問均在同步塊/方法中

協作模式：wait/notify

// 線程1 生產數據
synchronized void produce() {
    // ... 訪問共享區 ...
    available = true;
    notify();  // 喚醒消費者
}

// 線程2 消費數據
synchronized void consume() {
    while (!available) {
        try { wait(); } catch (InterruptedException e) {}
    }
    // ... 訪問共享區 ...
}

wait() 釋放鎖並進入非運行態；notify() 喚醒一線程重新爭搶鎖。

死鎖預防

• Java 無死鎖檢測，需開發者預防
• 最簡策略：對共享資源編號，線程必須按編號遞增順序獲取鎖

總結

線程是 Java 核心特性，同步互斥雖不如系統級豐富，但合理使用 synchronized、wait/notify、優先級、守護線程、線程組，配合死鎖預防原則，足以構建健壯併發程序。