第六章：多线程与并发

6.1 线程基础

6.1.1 什么是线程？

线程（Thread）是程序执行的最小单元，是操作系统能够进行运算调度的最小单位。一个进程可以包含多个线程，这些线程共享进程的资源（如内存空间、文件句柄等），但每个线程拥有独立的程序计数器、栈和局部变量。

6.1.2 线程与进程的区别

  • 进程：操作系统分配资源的基本单位，每个进程拥有独立的内存空间和系统资源。
  • 线程：进程内的执行单元，多个线程共享进程的资源，线程间的切换开销比进程小。

6.1.3 线程的优势

  1. 提高程序响应性：多线程允许程序在等待I/O操作时执行其他任务。
  2. 充分利用多核CPU：多线程可以并行执行，提高CPU利用率。
  3. 简化复杂任务：将任务分解为多个线程可以简化编程模型。

6.1.4 Java中的线程模型

Java通过java.lang.Thread类和java.lang.Runnable接口支持多线程编程。线程的创建和启动方式有两种：

  1. 继承Thread类：
    class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Thread is running");
    }
}
MyThread thread = new MyThread();
thread.start();
  2. 实现Runnable接口：
    class MyRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Runnable is running");
    }
}
Thread thread = new Thread(new MyRunnable());
thread.start();

6.1.5 线程的基本操作

  • 启动线程：调用start()方法，线程进入就绪状态。
  • 线程休眠：使用Thread.sleep(millis)让线程暂停执行。
  • 线程中断：通过interrupt()方法请求终止线程。
  • 等待线程结束：调用join()方法等待线程执行完成。

6.1.6 线程的状态

Java线程的生命周期包括以下状态：

  1. NEW：线程被创建但未启动。
  2. RUNNABLE：线程正在运行或等待CPU资源。
  3. BLOCKED：线程等待获取锁。
  4. WAITING：线程无限期等待其他线程的通知。
  5. TIMED_WAITING：线程在指定时间内等待。
  6. TERMINATED：线程执行完毕。

6.1.7 线程的优先级

Java线程的优先级范围为1（最低）到10（最高），默认优先级为5。可以通过setPriority(int priority)方法设置优先级，但实际调度取决于操作系统。

6.1.8 守护线程

守护线程（Daemon Thread）是为其他线程提供服务的线程，当所有非守护线程结束时，守护线程会自动终止。通过setDaemon(true)方法设置。

Thread daemonThread = new Thread(() -> {
    while (true) {
        System.out.println("Daemon thread running");
    }
});
daemonThread.setDaemon(true);
daemonThread.start();

6.1.9 线程的注意事项

  1. 线程安全问题：多个线程共享数据时可能导致数据不一致。
  2. 避免过度创建线程：线程的创建和销毁需要开销，建议使用线程池。
  3. 避免死锁：多个线程互相等待对方释放锁时会导致死锁。

以上是线程基础的核心内容，后续章节将深入探讨线程的生命周期、同步机制和并发工具类。

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