多线程

概述

Java 多线程是 Java 并发编程的基础，通过线程实现并行执行，提升程序性能和资源利用率。

线程基础

创建线程的方式

1. 继承 Thread 类
2. 实现 Runnable 接口
3. 实现 Callable 接口（有返回值）
4. 使用线程池 ExecutorService

线程状态

NEW → RUNNABLE → BLOCKED / WAITING / TIMED_WAITING → TERMINATED

线程同步

synchronized

• 修饰实例方法：锁当前对象
• 修饰静态方法：锁 Class 对象
• 修饰代码块：锁指定对象
• 底层：monitorenter / monitorexit 字节码指令

Lock 接口

ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
lock.lock();
try {
    // 临界区
} finally {
    lock.unlock();
}

synchronized vs ReentrantLock

| 特性 | synchronized | ReentrantLock | |——|————-|—————| | 实现方式 | JVM 内置 | API 层面 | | 锁释放 | 自动 | 手动 unlock | | 可中断 | 不可 | 可中断 | | 公平锁 | 非公平 | 可选公平/非公平 | | 条件变量 | 单一（wait/notify） | 多个 Condition |

线程池

核心参数（ThreadPoolExecutor）

public ThreadPoolExecutor(
    int corePoolSize,       // 核心线程数
    int maximumPoolSize,    // 最大线程数
    long keepAliveTime,     // 空闲线程存活时间
    TimeUnit unit,
    BlockingQueue<Runnable> workQueue,  // 任务队列
    ThreadFactory threadFactory,
    RejectedExecutionHandler handler    // 拒绝策略
)

拒绝策略

• AbortPolicy：抛出异常（默认）
• CallerRunsPolicy：由调用线程执行
• DiscardPolicy：直接丢弃
• DiscardOldestPolicy：丢弃队列中最老的任务

Executors 提供的线程池

• newFixedThreadPool：固定大小，无界队列（OOM 风险）
• newCachedThreadPool：可缓存，线程数无上限
• newSingleThreadExecutor：单线程
• newScheduledThreadPool：定时/周期执行

生产环境推荐手动创建 ThreadPoolExecutor，避免 OOM。

volatile 关键字

• 保证可见性：修改后立即刷新到主内存
• 禁止指令重排序
• 不保证原子性

CAS 与原子类

CAS（Compare And Swap）

• 乐观锁思想：比较当前值与期望值，相同则更新
• 底层调用 CPU 指令（cmpxchg），保证原子性
• ABA 问题 → 用 AtomicStampedReference 解决

常用原子类

• AtomicInteger、AtomicLong、AtomicBoolean
• AtomicReference、AtomicStampedReference
• LongAdder（高并发下优于 AtomicLong）

AQS（AbstractQueuedSynchronizer）

• 并发包的核心框架
• 维护一个 volatile int state 和一个 FIFO 等待队列
• ReentrantLock、Semaphore、CountDownLatch、ReentrantReadWriteLock 均基于 AQS

并发工具类

并发集合

常见面试题

1. 线程池的核心参数和工作流程？
2. synchronized 和 Lock 的区别？
3. volatile 的作用和局限性？
4. 什么是 AQS？原理是什么？
5. ThreadLocal 原理及内存泄漏问题？