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Java线程入门学习笔记

线程在Java编程中是一个非常重要的概念。作为一名开发人员，了解线程的基础知识对于优化程序性能、避免线程安全问题至关重要。

线程的基础概念

线程是操作系统分配资源的基本单位。在Java中，一个进程可以包含多个线程。同一进程中的线程共享该进程申请的资源，如内存和文件句柄等。从JVM的角度来看，线程是进程的组成部分。

任何一段Java代码的执行都是由某个线程负责的。这意味着我们需要关注每段代码的执行线程，尤其是在涉及性能和线程安全的问题时。

Java中的线程分为守护线程和用户线程两种类型：

• 用户线程：在JVM正常停止前，所有用户线程必须先停止，否则JVM无法正常停止。
• 守护线程：不会影响JVM的停止，通常用于执行次要任务，如监控其他线程的运行。

在多线程环境中，每个线程的执行情况直接影响程序的性能和正确性。我们可以通过查看Thread.currentThread().getName()来确认当前线程的名字。

线程的创建与运行

在Java中，线程是Thread类的实例。创建一个Thread实例时，JVM会为其分配两个调用栈：一个用于跟踪Java代码的调用关系，另一个用于跟踪本地代码的调用关系。

主线程（main方法的执行线程）创建的子线程会成为父子线程关系的一部分。默认情况下，父线程和子线程都是守护线程，可以通过setDaemon方法修改这一属性。

线程的状态与上下文切换

线程在运行过程中会经历多种状态。可以通过Thread.getState()方法获取当前状态：

• NEW：线程刚创建，但尚未启动。
• RUNNABLE：线程处于可以运行的状态，包括READY和RUNNING。
• BLOCKED：线程正在等待I/O操作或锁。
• WAITING：线程在等待某个操作完成，如Object.wait()、Thread.join()或LockSupport.park()。
• TIMED_WAITING：线程在等待有时间限制的操作，如Thread.join(long)。
• TERMINATED：线程已终止。

线程状态的切换会引起上下文切换，上下文切换涉及CPU寄存器和程序计数器的保存与恢复。这种切换会产生一定的开销，影响性能。

线程监控

为了更好地理解和管理线程，可以使用JDK提供的工具，如jvisualvm或jmc。这些工具可以实时监控线程的状态、CPU使用率以及内存使用情况。

线程的优缺点

线程的使用有其优缺点：

优点：

• 提供系统吞吐量。
• 提高响应性。
• 充分利用多核CPU。
• 最小化系统资源使用。
• 简化程序结构。

缺点：

• 线程安全问题。
• 上下文切换开销。
• 线程的可靠性问题。

常见问题

线程问题在开发过程中经常出现，如死锁、活锁和线程饥饿。死锁是多个线程在等待对方持有锁，但对方永远无法释放锁的情况。活锁是线程长时间尝试获取某个资源但无法成功。线程饥饿是线程永远无法获得CPU执行机会，始终处于READY状态。

相关术语

• 任务（Task）：线程需要执行的操作，不一定与线程一一对应。
• 并发（Concurrent）：多个任务在相同时间段内交替执行。
• 并行（Parallel）：多个任务在同一时刻执行。
• 上下文切换：线程状态变化所需操作，如保存和恢复CPU状态。
• 显示锁：Java提供的synchronize和Lock接口实现的锁。
• 线程安全：确保多线程环境下共享数据的操作保持正确性。

后续学习

接下来，可以深入学习synchronize和volatile关键字的使用，以及如何处理多线程中的共享资源问题。通过实践和调试，可以更好地理解线程的行为和潜在问题。

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