Java 多線程核心剖析：Runnable vs Thread、start/run 機制、wait/notify/sleep、三線程交替打印 ABC 實戰

Runnable 與 Thread 兩種創建方式

start() vs run() 本質區別

• start()：請求 JVM 創建新線程，線程調度器稍後調用 run()，實現併發。
• run()：單純方法調用，在主線程中順序執行，無併發效果。

wait/notify vs sleep 核心差異

面試題：三線程交替打印 ABC (各 10 次)

題目要求

建立三個線程 A/B/C，每個打印 10 次對應字母，要求併發運行、嚴格交替輸出 ABCABC... (共 30 次)。

核心思路：鏈式鎖傳遞

• 每個線程持有兩把鎖：自己的鎖 self 與前驅線程的鎖 prev。
• 線程啟動後嘗試同時獲取 prev 和 self (按固定順序避免死鎖)。
• 獲得雙鎖後打印一次，prev.notify() 喚醒前驅線程，釋放 prev，在 prev.wait() 等待被後繼線程喚醒。
• 形成環狀：A 等 C、B 等 A、C 等 B。

完整代碼

public class PrintABC implements Runnable {
    private final String name;
    private final Object prev;  // 前驅鎖
    private final Object self;  // 自身鎖

    public PrintABC(String name, Object prev, Object self) {
        this.name = name;
        this.prev = prev;
        this.self = self;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            synchronized (prev) {
                synchronized (self) {
                    System.out.print(name);
                    // self.notify(); // 此處不需要 notify self
                }
                try {
                    prev.wait(); // 等待前驅喚醒 (第一輪除外)
                } catch (InterruptedException e) {
                    Thread.currentThread().interrupt();
                    return;
                }
            }
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Object a = new Object(), b = new Object(), c = new Object();

        PrintABC taskA = new PrintABC("A", c, a); // A 等 C
        PrintABC taskB = new PrintABC("B", a, b); // B 等 A
        PrintABC taskC = new PrintABC("C", b, c); // C 等 B

        // 必須按順序啟動，確保初始鎖狀態正確
        new Thread(taskA).start();
        Thread.sleep(10); // 微小延遲確保啟動順序
        new Thread(taskB).start();
        Thread.sleep(10);
        new Thread(taskC).start();
    }
}

關鍵點解析

1. 雙鎖順序：先鎖 prev 再鎖 self，所有線程一致，避免死鎖。
2. 首輪啟動：主線程依次 start() 並 sleep(10)，確保 A 先持有 c&a、B 持有 a&b、C 持有 b&c，打印第一輪 ABC 後各自 wait() 釋放 prev。
3. 喚醒傳遞：A 打印完 wait() 在 c 上；C 打印完在 synchronized(c) 隱式釋放鎖時喚醒 A (JVM 保證)。同理 B←A、C←B。
4. 輸出結果：ABCABCABCABCABCABCABCABCABCABC (30 字符)。

進階優化

• 用 LockSupport.park/unpark 替代 wait/notify，無需 synchronized，語義更清晰。
• 用 Phaser / CyclicBarrier 實現多方同步。
• 用 CompletableFuture 串聯任務。

總結

掌握 Runnable 優於 Thread、start() 啟動併發、wait 釋放鎖 vs sleep 持有鎖、鏈式雙鎖實現線程有序交替，是 Java 多線程核心基本功。實戰中優先使用 java.util.concurrent 高級組件 (Lock、Condition、Phaser、CompletableFuture) 降低復雜度、提高可靠性。

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