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Java 多執行緒核心技術：Thread 建立、同步、等待喚醒與實戰範例

編輯：Java 程式設計入門

建立執行緒兩種標準方式

方式	步驟	優缺點
繼承 Thread	1. 定義類別 `extends Thread` 2. 覆寫 `run()` 3. 建立實例呼叫 `start()`	簡單直觀，但單繼承限制，無法繼承其他業務類別
實作 Runnable	1. 定義類別 `implements Runnable` 2. 實作 `run()` 3. `new Thread(runnable).start()`	避免單繼承限制，任務與執行緒分離，支援線程池複用，推薦

常用 Thread API 速查


// 守護執行緒：所有使用者執行緒結束即自動結束
thread.setDaemon(true);

// 休眠（靜態方法，當前執行緒）
Thread.sleep(100); // ms，拋 InterruptedException

// 中斷標記
thread.interrupt();           // 設定中斷旗標
Thread.interrupted();         // 靜態，檢查並清除當前執行緒中斷狀態
thread.isInterrupted();       // 實例，檢查指定執行緒中斷狀態（不清除）

// 等待/通知（必須在 synchronized 區塊內，持有物件鎖）
obj.wait();       // 釋放鎖並進入等待集合
obj.notify();     // 喚醒單一等待執行緒
obj.notifyAll();  // 喚醒全部等待執行緒

同步機制

synchronized 關鍵字

同步實例方法：鎖 this
同步靜態方法：鎖 ClassName.class
同步區塊：synchronized(lockObj) { ... }，可精確控制鎖粒度

核心規則：多執行緒操作共享資料時，必須使用同一把鎖，確保同一時刻僅一執行緒進入臨界區。

售票經典範例


class Tickets implements Runnable {
    private int tick = 100;

    @Override
    public void run() {
        while (true) {
            synchronized (this) {  // 鎖住當前 Runnable 實例
                if (tick > 0) {
                    try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException ignored) {}
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 售出第 " + tick-- + " 張票");
                } else {
                    break;
                }
            }
        }
    }
}

// 測試
public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Tickets task = new Tickets();
        new Thread(task, "窗口A").start();
        new Thread(task, "窗口B").start();
        new Thread(task, "窗口C").start();
    }
}

等待喚醒機制：生產者-消費者模型


class Storage {
    private int count = 0;
    private final int MAX = 10;

    public synchronized void produce() {
        while (count >= MAX) {
            try { wait(); } catch (InterruptedException ignored) {}
        }
        count++;
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 生產，庫存=" + count);
        notifyAll();
    }

    public synchronized void consume() {
        while (count <= 0) {
            try { wait(); } catch (InterruptedException ignored) {}
        }
        count--;
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 消費，庫存=" + count);
        notifyAll();
    }
}

關鍵點：

wait()/notify() 必須在 同一把鎖 上呼叫。
使用 while 而非 if 判斷條件（防止虛假喚醒）。
狀態改變後呼叫 notifyAll() 確保所有等待方重新檢查條件。

進階替代方案（JDK 5+ 推薦）

需求	現代 API	優勢
鎖與條件變數	`ReentrantLock` + `Condition`	可中斷鎖、公平鎖、多條件變數、嘗試鎖定
執行緒池管理	`ExecutorService` / `ThreadPoolExecutor`	生命週期管理、工作隊列、拒絕策略、監控指標
非同步計算結果	`CompletableFuture` / `Future`	鏈式組合、異常傳播、多任務協調
高併發計數/累加	`LongAdder` / `AtomicLong`	無鎖 CAS，高吞吐
執行緒安全集合	`ConcurrentHashMap`, `CopyOnWriteArrayList`, `BlockingQueue`	細粒度鎖/無鎖，效能優於同步包裝器

總結

掌握 Runnable + 線程池作為基礎範式；
用 synchronized 解決簡單同步，複雜場景升級 Lock/Condition；
等待喚醒牢記「同一把鎖、while 循環、notifyAll」；
實務中優先使用 java.util.concurrent 成熟組件，避免手工造輪子。