多线程相关知识点系统整理-优快云博客

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多线程相关知识点系统整理

一、基本概念

1. 程序、进程、线程

程序：静态的代码集合，是指令和数据的有序集合，不具备运行意义
进程：程序的一次执行过程，系统进行资源分配和调度的独立单位，有自己的内存空间
线程：进程内的一个执行单元，是CPU调度和执行的基本单位，共享进程的内存空间
管程：一种同步机制，是一个特殊的模块，用来管理共享资源的访问，确保同一时间只有一个线程访问共享资源

2. CPU与多线程执行

单核CPU：同一时间只能执行一个线程，通过快速切换线程实现并发执行
多核CPU：可以真正实现并行执行多个线程，每个核心同时处理一个线程

二、线程基础

1. 线程的特性

多个执行路径，共享进程资源
线程状态包括：新建、就绪、运行、阻塞、终止
线程执行顺序是随机的，由CPU调度决定
多线程交替执行，通过CPU时间片轮转实现

2. 线程的创建方式

方式一：继承Thread类

自定义类继承Thread类
覆写run()方法，编写线程执行逻辑
创建线程对象，调用start()方法启动线程

class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        // 线程执行逻辑
    }
}

// 使用
MyThread thread = new MyThread();
thread.start(); // 启动线程

关键说明：

run()方法：线程执行体，包含线程要执行的逻辑
start()方法：启动线程，使线程进入就绪状态，由JVM调用run()方法
run()不可以显式调用（直接调用只是普通方法调用）
start()只能调用一次，多次调用会抛出IllegalThreadStateException

方式二：实现Runnable接口

自定义类实现Runnable接口
实现run()方法
创建Thread对象，将Runnable实例作为参数传入
调用start()方法启动线程

class MyRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        // 线程执行逻辑
    }
}

// 使用
Thread thread = new Thread(new MyRunnable());
thread.start();

方式三：实现Callable接口（功能更强大）

自定义类实现Callable<T>接口（T为返回值类型）
覆写call()方法，包含线程执行逻辑
创建FutureTask对象，将Callable实例作为参数传入
创建Thread对象，将FutureTask实例作为参数传入
调用start()方法启动线程

class MyCallable implements Callable<Integer> {
    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        // 线程执行逻辑，有返回值
        return 0;
    }
}

// 使用
FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(new MyCallable());
Thread thread = new Thread(futureTask);
thread.start();

Callable的优势：

可以返回结果（通过FutureTask.get()获取）
可以抛出异常，便于错误处理
更适合需要返回结果的多线程任务

FutureTask说明：

FutureTask实现RunnableFuture接口
RunnableFuture继承Runnable和Future接口
每个线程需要独立的FutureTask对象，才能实现多线程并发
调用get()方法会阻塞当前线程，直到获取到返回结果

3. 线程相关重要方法

Thread.currentThread()：静态方法，返回当前正在执行的线程对象
Thread.sleep(long millis)：让当前线程休眠指定毫秒数，进入阻塞状态
synchronized：同步关键字，用于实现线程同步，确保共享资源安全

4. 共享资源处理

多线程操作的公共资源必须设计为共享的，通常使用static修饰
若不使用static，每个线程会持有独立的资源副本，无法实现资源共享
共享资源访问需要同步机制（如synchronized），避免数据不一致

三、高级特性与工具

1. 匿名内部类创建线程

// 匿名内部类方式创建Thread子类
new Thread() {
    @Override
    public void run() {
        // 线程逻辑
    }
}.start();

// 匿名内部类方式创建Runnable实现
new Thread(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        // 线程逻辑
    }
}).start();

2. Lambda表达式与线程

利用Lambda表达式简化线程创建（适用于函数式接口）：

// Runnable接口的Lambda表达式实现
new Thread(() -> {
    // 线程执行逻辑
}).start();

// Callable接口的Lambda表达式实现
FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(() -> {
    // 线程执行逻辑
    return 100;
});
new Thread(futureTask).start();

3. CountDownLatch

线程同步工具类，用于等待其他线程完成后再执行：

CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3); // 计数器为3

// 其他线程执行完成后调用
latch.countDown(); // 计数器减1

// 主线程等待
latch.await(); // 等待计数器变为0

4. 常用工具方法

FileUtils.copyURLToFile(URL source, File destination)：Apache Commons IO工具类中的方法，用于将URL资源复制到文件

四、Lombok注解相关

@Data：生成getter、setter、toString、equals、hashCode等方法
@AllArgsConstructor：生成全参数构造方法
@ToString：生成toString方法
@Accessors(chain = true)：支持链式编程，使setter方法返回当前对象

示例：

@Data
@AllArgsConstructor
@Accessors(chain = true)
public class User {
    private String name;
    private int age;
}

// 链式调用
User user = new User();
user.setName("张三").setAge(20);