Java 多線程核心概念與常見面試題深度解析

前言

多線程是 Java 後端開發的核心技能，也是面試高頻考點。本文梳理進程與線程區別、線程創建方式、生命週期狀態、同步機制、死鎖原理及預防策略等核心知識點，並給出標準化回答思路。

1. 進程 vs 線程

• 進程：執行中的程式，擁有獨立記憶體空間，是資源分配的基本單位。
• 線程：進程內的執行序列，共享進程記憶體（堆、方法區），擁有獨立棧、程式計數器，是 CPU 調度的基本單位，又稱「輕量級進程」。
• 關係：一個進程可包含多個線程，線程間通信更高效（共享內存），但同步控制更複雜。

2. 線程創建的三種方式

1. 繼承 Thread 類：覆寫 run() 方法。缺點：Java 單繼承限制，若已繼承其他類則無法使用。
2. 實現 Runnable 接口：實現 run()，再傳入 Thread 構造器。優點：解耦任務與執行，支援多繼承，推薦使用。
3. Executor 框架/線程池：Executors.newFixedThreadPool() 等工廠方法獲取 ExecutorService，提交 Runnable/Callable。優點：複用線程、控制併發量、管理生命週期，生產環境首選。

3. 線程六大狀態

註：原文列舉的「睡眠中」「I/O 阻塞」等屬於上述標準狀態的細分場景。

4. 同步方法 vs 同步代碼塊

• 同步方法：synchronized 修飾方法，鎖對象為 this（實例方法）或 Class 對象（靜態方法），粒度較粗。
• 同步代碼塊：synchronized(obj) { ... }，可指定任意對象為鎖，粒度更細，併發性能更好。
• 本質：皆基於監視器，進入同步區前需獲取對象鎖，退出時釋放。

5. 監視器與同步原理

JVM 中每個對象關聯一把鎖，synchronized 編譯為 monitorenter/monitorexit 指令。線程嘗試獲取鎖，成功則執行同步代碼，失敗則進入阻塞隊列。鎖計數器支持重入。

6. 死鎖

兩個或多個線程互相持有對方需要的鎖並請求對方持有的鎖，導致無限等待。四個必要條件（Coffman 條件）：互斥、請求與保持、不剝佔、循環等待。

7. 死鎖預防：有序加鎖

統一規定所有線程按固定順序獲取鎖（如按對象 hashCode 或業務 ID 排序），打破「循環等待」條件。實踐中可封裝 LockUtil.lockAll(locks...) 內部排序後依次加鎖。

總結

掌握線程基礎模型、創建最佳實踐、狀態流轉、同步原理及死鎖處理，是寫出高併發穩定 Java 應用的基石。實際開發中優先使用 java.util.concurrent 套件（ReentrantLock、CountDownLatch、ConcurrentHashMap 等）替代低層級同步。