Java 多線程核心總結：從基礎狀態到高併發工具類實戰

Java 多線程知識體系

核心概念辨析

• 多線程： 一進程多線程，更好利用 CPU。
• 並行 vs 並發： 並行（多 CPU 真同時），並發（單 CPU 時間片輪轉）。
• 線程安全： 多線程調度順序不影響結果；不安全如無鎖轉賬。
• 同步： 人為控制調度保證安全，性能次於正確性。

線程狀態與轉換

重點：BLOCKED 狀態由同步鎖、I/O、sleep 引起；yield() 讓出 CPU 進入 RUNNABLE。

對象級同步工具

• monitor： 每個對象一把鎖，synchronized 獲取。
• wait/notify： 必須在 synchronized 塊中調用，釋放/獲取 monitor。
• volatile： 禁用線程緩存，直接讀寫主存，保證可見性，犧牲性能。

基礎線程類

• Thread：start()、sleep()、yield()、join()、interrupt()。
• Runnable：無返回值。
• Callable：有返回值，配合 Future（get() 阻塞、isDone() 非阻塞）。

高併發工具包 (java.util.concurrent)

1. ThreadLocal： 線程私有變量副本，用於用戶會話隔離。
2. 原子類： AtomicInteger 等，CAS 樂觀鎖，compareAndSet 實現無鎖線程安全。
3. Lock 接口：
   • ReentrantLock：可重入，支持可中斷鎖 lockInterruptibly()。
   • ReentrantReadWriteLock：讀讀共享，寫寫/讀寫互斥。
4. 併發容器：
   • BlockingQueue：put/take 阻塞，生產消費神器（ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue、DelayQueue、SynchronousQueue）。
   • ConcurrentHashMap：高性能線程安全 Map，分段鎖/JDK8 CAS+synchronized。
5. 線程池管理： ThreadPoolExecutor 核心參數：corePoolSize、maximumPoolSize、keepAliveTime、workQueue、threadFactory。工廠方法：Executors.newFixedThreadPool 等。

最佳實踐

• 設置線程名稱與組，便於 jstack 排查。
• 異常處理：Thread.setDefaultUncaughtExceptionHandler。
• 鎖釋放放入 finally，即使 OOM 也能執行。

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