Java线程教程：从基础到实战的深度解析
一、Java线程基础概念与核心状态
1.1 进程与线程的关系
进程：内存中独立运行的应用程序（如Java.exe ），拥有独立内存空间
线程：进程内的执行单元，多个线程共享进程资源（如内存、文件句柄）9
1.2 线程核心状态转换图
新建
调用Thread对象构造函数
未启动，占用少量内存
就绪
调用start方法
等待CPU调度
运行
获得CPU使用权
执行run方法代码
阻塞
调用sleep/I/O操作
放弃CPU，等待唤醒
等待
调用wait/join
主动放弃CPU，需外部唤醒
终止
run方法执行完毕
线程生命周期结束
二、Java线程实现方式详解
2.1 继承Thread类实现
class MyThread extends Thread {
@Override public void run {
System.out.println(" 继承Thread类实现线程");
}
}
2.2 实现Runnable接口
class MyRunnable implements Runnable {
@Override public void run {
System.out.println(" 实现Runnable接口实现线程");
}
}
```
### 2.3 Callable与Future（Java 5+）
```java
Callable<Integer> task = -> {
TimeUnit.SECONDS.sleep;
return 100;
};
Future<Integer> future = executor.submit(task);
System.out.println(future.get); // 阻塞等待结果 ```
## 三、线程同步机制深度解析
### 3.1 synchronized关键字
``````java
public synchronized void method1 { /* ... */ } // 方法级锁 public void method2 {
synchronized(this) { /* ... */ } // 代码块级锁}
```
### 3.2 ReentrantLock高级特性
```java
Lock lock = new ReentrantLock;
lock.lock;
try {
// 临界区代码 } finally {
lock.unlock;
}
```
### 3.3 volatile与CAS操作
- **volatile**：保证可见性，不保证原子性
- **CAS**：Compare And Swap，基于硬件指令的无锁编程
## 四、线程池优化策略
### 4.1 线程池参数配置
``````java
ExecutorService executor = new ThreadPoolExecutor(
5, // 核心线程数 10, // 最大线程数 60L, TimeUnit.SECONDS, // 线程空闲时间 new LinkedBlockingQueue<> // 任务队列 );
```
### 4.2 线程池监控与调优
- 使用`ThreadPoolExecutor.getTaskCount` 等监控方法
- 根据CPU核心数配置线程数（通常为2n+1）
## 五、实战案例：高并发场景优化
### 5.1 无界队列导致OOM问题
```java
// 错误示例：可能导致内存溢出 new ThreadPoolExecutor(5, 10, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new SynchronousQueue<>);
```
### 5.2 线程安全集合类
``````java
ConcurrentHashMap<Integer, String> map = new ConcurrentHashMap<>;
CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>;
```
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