Java 多線程入門筆記 (一)：建立線程三種方式、生命週期、start vs run

前言

多線程是 Java 核心競爭力之一。本文系統整理建立線程三種方式、Thread/Runnable/Callable 差異、線程生命週期狀態轉換、start() vs run() 關鍵區別，配合可執行範例程式碼。

一、建立線程三種方式

方式 1：繼承 Thread 類

class MyThread extends Thread {
    private int tickets;
    public MyThread(int tickets) { this.tickets = tickets; }
    @Override
    public void run() {
        for (; tickets > 0; tickets--) {
            System.out.println("當前線程：" + getName() + " 賣出第 " + tickets + " 張票");
            if (tickets == 1) System.out.println("票賣完，線程：" + getName());
        }
    }
}

// 使用
new MyThread(100).start();
new MyThread(100).start(); // 兩個線程各自賣 100 張 (不同任務)

• 步驟：繼承 Thread → 重寫 run() → new 實例 → start()
• 各線程執行獨立任務
• 取得當前線程：getName() / this

方式 2：實作 Runnable 介面

class MyTask implements Runnable {
    private int tickets;
    public MyTask(int tickets) { this.tickets = tickets; }
    @Override
    public void run() {
        for (; tickets > 0; tickets--) {
            System.out.println("當前線程：" + Thread.currentThread() + " 賣出第 " + tickets + " 張票");
        }
    }
}

// 使用
MyTask task = new MyTask(100); // 單一任務實例
new Thread(task, "線程A").start();
new Thread(task, "線程B").start(); // 兩線程共享同一任務 (賣同 100 張票)

• 步驟：實作 Runnable → 重寫 run() → 建立任務實例 → new Thread(task).start()
• 多線程可共享同一任務實例 (協同賣票)
• 取得當前線程：Thread.currentThread()
• Java 8+ @FunctionalInterface 支援 Lambda：new Thread(() -> {...}).start()

方式 3：實作 Callable + FutureTask

class MyCallable implements Callable {
    private int tickets;
    public MyCallable(int tickets) { this.tickets = tickets; }
    @Override
    public String call() {
        for (; tickets > 0; tickets--) {
            System.out.println("當前線程：" + Thread.currentThread() + " 賣出第 " + tickets + " 張票");
        }
        return tickets == 0 ? "所有票賣完" : "票未賣完";
    }
}

// 使用
Callable callable = new MyCallable(100);
FutureTask future = new FutureTask<>(callable); // 實作 Runnable + Future
new Thread(future, "線程A").start();
new Thread(future, "線程B").start();

try {
    String result = future.get(); // 阻塞等待結果
    System.out.println("任務結果：" + result);
} catch (Exception e) { e.printStackTrace(); }

• call() 有返回值、可拋受檢異常
• FutureTask 同時實作 Runnable、Future
• future.get() 阻塞取得結果，get(timeout, unit) 可設超時
• Java 8+ Lambda：Callable c = () -> "result";

三種方式比較總結

二、線程生命週期 (6 大狀態)

1. 新建：new Thread()，僅是普通物件
2. 就緒：start() 後，等待 CPU 調度
3. 執行：獲得 CPU，執行 run() 內容
4. 阻塞：
   • sleep()、wait()
   • 阻塞式 IO
   • 等待同步鎖
   • suspend() (不建議，易死鎖)
5. 等待：wait() 釋放鎖進入等待集
6. 終止：
   • run() 正常結束
   • 未捕獲異常/錯誤
   • stop() (不建議，不安全)

狀態轉換關鍵點

• 就緒 ↔ 執行：由 JVM 調度器決定
• 執行 → 阻塞：呼叫阻塞方法
• 阻塞 → 就緒：睡眠結束、IO 就緒、獲得鎖、被 notify
• isAlive()：新建/終止 回傳 false，其他 true

三、start() vs run() 關鍵區別

鐵律

永遠不要直接呼叫 run()！必須用 start() 啟動線程。

總結

• 三種建立方式：Thread 簡單、Runnable 靈活共享、Callable 有返回值
• 生命週期 6 狀態轉換掌握調試關鍵
• start() 啟動線程，run() 只是方法 —— 這是面試必考、實戰必錯的核心區別