第 14 章 · 多线程

14.1 线程概述

线程是程序执行的最小单元，一个进程可包含多个线程，线程共享进程的内存，但各自独立调度。多线程提升并发与响应性。

14.2 线程的创建

方式一：继承 Thread 类

class MyThread extends Thread {
    public void run() { System.out.println("线程运行"); }
}
new MyThread().start();   // start 启动新线程，调用 run 只是普通方法

方式二：实现 Runnable 接口（推荐）

class Task implements Runnable {
    public void run() { System.out.println("任务运行"); }
}
new Thread(new Task()).start();

• 推荐 Runnable：Java 单继承，实现接口不占继承名额，且任务与线程解耦。
• 调用 start() 才真正创建线程；直接调 run() 是普通调用，不并发。
• 后台线程（daemon）：setDaemon(true)，主线程结束即退出。

14.3 线程生命周期

新建（New）→ 就绪（Runnable）→ 运行（Running）→ 阻塞（Blocked/Waiting/Timed Waiting）→ 终止（Terminated）。start 进入就绪，抢到 CPU 才运行；sleep/join/wait 进入等待，synchronized 竞争失败进入阻塞。

14.4 线程调度

• 优先级：setPriority(1~10)，仅作为调度参考，不保证顺序。
• 休眠：Thread.sleep(ms) 让出 CPU。
• 让步：Thread.yield() 建议让出，不保证。
• 插队：join() 等待目标线程结束后再继续。

14.5 多线程同步

多个线程共享数据时会出现线程安全问题（竞态），需同步保证原子性。

class Counter {
    private int count = 0;
    public synchronized void increment() { count++; }  // 同步方法
    public synchronized int get() { return count; }
}

• 同步代码块：synchronized(obj) { ... } 锁定对象，保证互斥。
• 同步方法：锁的是 this；静态同步方法锁的是类对象（Class）。
• 死锁：多个线程互相持有对方需要的锁而永久阻塞，需避免循环等待。

本质：synchronized 基于 JVM 的监视器（monitor）锁，进入/退出自动加解锁；底层对应 C 的 pthread mutex 概念，但 Java 内置、无需手动 init/destroy。

14.6 多线程通信

用 wait()/notify()/notifyAll()（在 synchronized 内使用）实现线程协作——生产者/消费者模型：

synchronized (lock) {
    while (queue.isEmpty()) lock.wait();  // 等待
    // 消费...
    lock.notifyAll();                       // 唤醒等待线程
}

14.7 与其他语言对比

维度	Java	C	C++	Python
线程	内置 Thread/Runnable	pthread 库	std::thread	threading
同步	synchronized	mutex/cond	mutex/lock_guard	Lock
内存模型	JMM 规范	无统一	C++11 起有	有
局限	—	繁琐	—	GIL

关键差异：C 需手动管理 pthread 的创建、锁、销毁；C++ 用 RAII 包装锁；Python 有全局解释器锁（GIL），多线程无法真正并行 CPU 密集任务；Java 线程与同步内置于语言和 JVM，抽象层次最高、最易用。