Java 中的线程是多线程编程的核心，用于同时执行多个任务，最大化 CPU 使用率和提升程序的响应速度。以下是 Java 线程的总结，包括基本概念、创建方式、生命周期以及线程的同步与控制。

1. 线程的基本概念

• 线程（Thread）：是程序执行的最小单位。Java 中的线程是由 java.lang.Thread 类或实现 Runnable 接口来表示的。
• 多线程：是指同时执行多个线程。Java 的多线程模型允许程序在不同的线程中并发执行不同的任务。

2. 线程的创建方式

Java 提供了两种创建线程的方式：

1. 继承 Thread 类：通过扩展 Thread 类并重写 run() 方法。

   class MyThread extends Thread {
       public void run() {
           System.out.println("Thread is running");
       }
   }
   
   public class Main {
       public static void main(String[] args) {
           MyThread t1 = new MyThread();
           t1.start();  // 启动线程
       }
   }
   

2. 实现 Runnable 接口：通过实现 Runnable 接口并将任务传递给 Thread 对象。

   class MyRunnable implements Runnable {
       public void run() {
           System.out.println("Thread is running");
       }
   }
   
   public class Main {
       public static void main(String[] args) {
           Thread t1 = new Thread(new MyRunnable());
           t1.start();  // 启动线程
       }
   }
   

3. 线程的生命周期

Java 线程的生命周期包括以下几个状态：

1. 新建状态（New）：线程对象创建后，尚未调用 start()。
2. 就绪状态（Runnable）：调用 start() 后，线程进入就绪状态，等待 CPU 调度。
3. 运行状态（Running）：线程获得 CPU 时间片后，执行 run() 方法的代码。
4. 阻塞状态（Blocked）：线程因为某些原因（如等待资源、锁、IO 操作）被阻塞，暂时停止执行。
5. 死亡状态（Terminated）：线程执行完毕或被强制终止，进入死亡状态。

4. 线程同步与控制

由于多线程环境下可能会出现多个线程同时访问共享资源的情况，Java 提供了多种机制来控制线程的同步与通信。

4.1 同步（Synchronization）

• 同步方法：使用 synchronized 关键字保护共享资源，确保同一时刻只有一个线程可以执行同步方法。

  public synchronized void synchronizedMethod() {
      // 线程安全的代码块
  }
  

• 同步块：可以对特定的代码块进行同步，而不是整个方法，减少同步的范围，提升性能。

  public void method() {
      synchronized(this) {
          // 线程安全的代码块
      }
  }
  

4.2 线程间的通信

• wait() 和 notify()：用于在线程之间进行通信，常用于生产者-消费者模型中。wait() 使线程进入等待状态，notify() 唤醒等待线程。

  synchronized (obj) {
      obj.wait();  // 线程等待
      obj.notify();  // 唤醒等待的线程
  }
  

4.3 线程控制方法

• sleep(long millis)：使当前线程暂停执行，进入休眠状态一段时间。
• join()：等待一个线程执行完毕后再继续执行当前线程。
• yield()：使当前线程让出 CPU 时间片，但不一定会导致上下文切换。
• interrupt()：中断线程，通常用于打断处于休眠或等待状态的线程。

5. 线程池（Thread Pool）

为了管理和复用线程，Java 提供了线程池机制。通过 ExecutorService 可以更高效地管理线程，避免线程创建与销毁的开销。

• 使用 Executors 工具类创建线程池：

  ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(5);
  executor.submit(new MyRunnable());
  executor.shutdown();
  

6. 线程安全与并发工具

Java 还提供了许多并发工具类来处理线程安全问题，如：

• ReentrantLock：用于替代 synchronized 关键字，提供更灵活的锁机制。
• Atomic 系列类：如 AtomicInteger，提供了一种无锁的原子操作方式，提升并发性能。
• CountDownLatch、CyclicBarrier：用于线程间的协作和协调。

7. 并发库（java.util.concurrent）

Java 的 java.util.concurrent 包中包含了许多工具类，如：

• ConcurrentHashMap：线程安全的哈希表。
• BlockingQueue：阻塞队列，适用于生产者-消费者模型。
• Semaphore：信号量，用于限制同时访问资源的线程数量。

总结

Java 的线程模型提供了多种并发编程的方式，从基础的 Thread 类和 Runnable 接口，到高级的线程池和并发工具类。合理使用线程可以提升程序的执行效率，但需要注意线程安全问题，避免出现死锁、竞态条件等并发问题。