线程基础

在 Java 中，线程是最小的调度单位。理解线程创建方式、状态流转和内存可见性，是掌握并发编程的第一步。

线程与进程的区别

地址空间：进程拥有完整的独立地址空间；同一进程内的线程共享堆与方法区，但拥有独立的程序计数器、虚拟机栈和本地方法栈。
调度成本：线程切换仅需切换线程上下文；进程切换还要切换页表、文件描述符等，成本更高。
通信方式：线程共享内存通信简单但需同步；进程通信需要 IPC（管道、Socket、共享内存），但隔离更好。
崩溃影响：单线程异常可能导致整个进程崩溃；多进程架构能天然隔离故障。

线程生命周期

状态	说明	常见触发
NEW	`new Thread()` 后尚未启动	构造阶段
RUNNABLE	包含就绪与运行，是否真正占用 CPU 由 OS 决定	`start()`、阻塞恢复
BLOCKED	等待进入同步块（`synchronized`）的监视器锁	锁竞争
WAITING	无限期等待其他线程显式唤醒	`Object.wait()`、`LockSupport.park()`
TIMED_WAITING	有超时时间的等待	`sleep(n)`、`wait(n)`、`parkNanos`
TERMINATED	执行结束或抛出未捕获异常	`run()` 退出

✅ 常见面试点：sleep() 不会释放锁，而 wait() 会释放监视器并进入等待队列。

线程常用关键字与 API

API	行为	面试/实践要点
`Thread.sleep(ms)`	线程进入 `TIMED_WAITING`，让出 CPU，不释放锁	捕获 `InterruptedException`，常见问法：是否释放锁（不会）
`Thread.yield()`	提示调度器“我可以让位”	仅为 hint，不保证立即切换，常用于自旋退避
`Thread.join()`	等待目标线程结束	典型场景：主线程等待子线程汇总结果
`thread.interrupt()`	设置中断标记，唤醒可中断方法	阻塞方法抛 `InterruptedException`；自行实现循环要检查 `Thread.currentThread().isInterrupted()`
`wait/notify/notifyAll`	配合 `synchronized` 使用，线程进入等待队列	`wait()` 会释放监视器，必须在循环中判断条件避免虚假唤醒
`LockSupport.park/unpark`	许可机制，构建同步原语	`unpark` 可先于 `park` 调用；`park` 需处理中断
`Thread.onSpinWait()`	JDK 9+，提示 CPU 进行自旋优化	常用在高性能自旋锁实现中，降低功耗

public void interruptDemo() throws InterruptedException {
  Thread worker = new Thread(() -> {
    while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
      try {
        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
      } catch (InterruptedException e) {
        Thread.currentThread().interrupt(); // 重新设置标记
      }
    }
  });
  worker.start();
  TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
  worker.interrupt();
}

面试提示：interrupt() 不是强制打断，而是“打标记 + 唤醒阻塞”，真正退出还要配合业务逻辑检查。

线程创建方式

// 1. 继承 Thread
class SimpleThread extends Thread {
  @Override
  public void run() {
    System.out.println("do work");
  }
}

// 2. 实现 Runnable
Runnable task = () -> System.out.println("runnable");
new Thread(task).start();

// 3. Callable + FutureTask（可返回结果/抛出检查异常）
FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(() -> 42);
new Thread(futureTask).start();
Integer result = futureTask.get();

// 4. 交给线程池（推荐）
ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(4);
pool.submit(() -> System.out.println("executor"));

方式	优点	场景
继承 `Thread`	编写简单	Demo、快速验证
`Runnable`	可共享同一任务实例，多线程复用	推荐基础写法
`Callable`	支持返回值、受检异常	异步任务、批处理
线程池	控制线程数量，复用线程	服务端常规方案

同步与可见性工具

synchronized：保证原子性与可见性，编译后生成 monitorenter/monitorexit 指令。适合简短的临界区。
ReentrantLock：可重入，可选公平性，支持尝试加锁、条件队列，适用于复杂同步。
volatile：仅保证可见性与禁止指令重排，不保证复合操作的原子性，典型场景为配置热更新、状态标记。
原子类（AtomicInteger, LongAdder）：基于 CAS，通过无锁方式实现高性能计数器或引用更新。
ThreadLocal：为每个线程提供独立变量副本，适合保存用户上下文、格式化器等不可共享对象。

Java 内存模型 (JMM) 与 Happens-Before

Happens-Before 规则确保指令在多线程下的可见性顺序：

程序次序：同一线程内，代码按顺序执行。
监视器锁：解锁先行于后续线程的加锁。
volatile：写入先行于后续的读取。
传递性：A Happens-Before B，B Happens-Before C，则 A Happens-Before C。
线程启动/终止：Thread.start() 之前的操作对 run() 可见；run() 结束对 join() 后可见。

牢记：volatile 无法替代 synchronized，它只解决可见性和指令重排。

线程安全设计建议

最小化共享：优先使用局部变量、不可变对象或线程封闭（ThreadLocal）。
削减临界区：缩小锁作用范围，或将大对象拆分为多个锁。
组合原子操作：多个相关字段的更新要放入同一锁或使用 StampedLock/ReadWriteLock。
避免死锁：统一加锁顺序、使用超时加锁、必要时借助 jstack 排查。
监控线程状态：通过 jconsole, jmc, arthas thread 快速定位阻塞点。

高频面试题

start() 与 run() 区别？
start() 通知 JVM 创建新线程并异步执行 run()；直接调用 run() 只是普通方法调用，仍在当前线程执行。
如何安全停止线程？
使用两个步骤：设置停止标志（如 volatile boolean running = false），并确保线程在循环中定期检查该标志；阻塞方法需配合 interrupt()。
Thread.sleep() 会释放锁吗？
不会。sleep() 只让出 CPU 时间片但不释放监视器；wait()、park() 才会释放对应的锁或许可证。
什么是自旋锁，适合什么场景？
自旋锁不断循环尝试获取锁，避免线程挂起/唤醒开销，适合临界区短且竞争不激烈的场景。Java 中 Atomic 类的 CAS 就是一种自旋。
线程上下文切换的成本是什么？
保存与恢复寄存器、程序计数器、线程栈指针等状态，频繁切换会导致缓存失效、降低吞吐，因此要控制线程数量。

小结

线程是并发的基础，先掌握生命周期与内存模型，再考虑高级工具。
创建线程推荐交由线程池管理，避免无限制 new Thread()。
同步手段各有侧重：synchronized 简单、Lock 灵活、volatile 用于状态标记。
面试常从“概念 + 实战 + 排查”三个角度考察，准备时多结合具体案例。

线程与进程的区别​

线程生命周期​

线程常用关键字与 API​

线程创建方式​

同步与可见性工具​

Java 内存模型 (JMM) 与 Happens-Before​

线程安全设计建议​

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延伸阅读​

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