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並發程式設計入門：進程、執行緒與 Java 多執行緒核心機制

編輯：Java 程式設計入門

並發 vs 並行：核心概念辨析

維度	並發	並行
定義	同一時間段內處理多個任務，單核透過時間片切換	同一時刻物理上同時執行多個任務，需多核心
本質	邏輯上的同時發生	物理上的同時發生
目的	提高單核 CPU 利用率	提高多核吞吐量
類比	單廚師輪流做多道菜	多廚師同時做菜

Java 多執行緒模型優勢

Java 原生支援多執行緒，語言層面提供 Thread、Runnable、同步機制
Servlet 容器天生多執行緒（每請求一執行緒）
Swing/SWT 事件分發執行緒（EDT）保證 UI 操作執行緒安全
掌握並發是高效開發分散式系統、Web 應用、高效能服務的前提

進程與執行緒深度對比

進程特徵

獨立地址空間，擁有獨立 PCB（進程控制塊）
進程間通訊（IPC）複雜：管道、Socket、共享記憶體、訊號
建立/切換開銷大（需切換頁表、刷新 TLB、保存/恢復寄存器）
穩定性高：單一進程崩潰不影響其他進程

執行緒特徵

共享進程地址空間、堆記憶體、檔案描述符
擁有獨立棧、程式計數器、區域變數
建立/切換開銷小（只需保存/恢復棧指針、寄存器）
通訊便捷：直接讀寫共享記憶體（需同步機制保護）
風險：單一執行緒錯誤可能導致整個進程崩潰

Java 執行緒建立與啟動完整指南

方式一：繼承 Thread 類別

public class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("執行緒運行: " + Thread.currentThread().getName());
    }
}

// 使用
MyThread thread = new MyThread();
thread.start(); // 必須呼叫 start()，而非 run()

方式二：實現 Runnable 介面（推薦）

public class Task implements Runnable {
    private final int taskId;
    
    public Task(int id) { this.taskId = id; }
    
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("任務 " + taskId + " 執行於 " + Thread.currentThread().getName());
    }
}

// 使用
Thread thread = new Thread(new Task(1));
thread.start();

Runnable vs Thread 設計哲學

Runnable = 任務：封裝業務邏輯，可被多種執行器執行（Thread、執行緒池、CompletableFuture）
Thread = 執行器：負責排程、生命週期管理、上下文切換
分離任務與執行策略，符合單一職責原則，支援靈活的執行緒池複用

執行緒生命週期與狀態轉換

NEW → RUNNABLE → RUNNING → BLOCKED/WAITING/TIMED_WAITING → TERMINATED

NEW：建立 Thread 物件，未呼叫 start()
RUNNABLE：呼叫 start() 後，等待 CPU 排程
RUNNING：獲得 CPU 時間片，正在執行
BLOCKED：等待監視器鎖（synchronized）
WAITING：無限期等待（wait()、join()）
TIMED_WAITING：限時等待（sleep()、wait(timeout)）
TERMINATED：run() 正常結束或拋出未捕獲異常

常見誤區與最佳實踐

誤區	正確做法
直接呼叫 run() 方法	必須呼叫 start() 啟動新執行緒
使用 stop()/suspend()/resume()	已棄用，使用 volatile 標誌位或 interrupt() 協作式終止
忽略異常處理導致執行緒靜默死亡	在 run() 中捕獲異常，記錄日誌，必要時重啟任務
過度建立執行緒導致 OOM	使用執行緒池控制併發數量