Java 多线程入门：从 Thread 到 Runnable 的实战指南
一、理解多线程的核心价值
在现代计算机体系结构中，多线程编程已成为提升程序性能的关键技术。Java作为一门成熟的编程语言，其多线程机制允许开发者充分利用多核处理器的计算能力。通过将一个进程划分为多个独立的执行流，程序可以同时处理多个任务，显著提高资源利用率和系统吞吐量。
多线程的典型应用场景包括：
- 用户界面程序保持响应性
- 服务器并发处理客户端请求
- 大数据集的并行处理
- 异步I/O操作不阻塞主线程
理解这些应用场景有助于在实际开发中做出正确的线程模型选择。
二、线程创建的基础方式
Java提供了两种基本的线程创建机制，各有其适用场景和优缺点。
继承Thread类
这是最直观的线程创建方式。开发者需要继承Thread类并重写run方法，该方法定义了线程执行的具体逻辑。这种方式的优势在于简单明了，适合快速原型开发。但缺点也很明显：由于Java的单继承限制，这种方式会占用宝贵的继承机会，降低了类的扩展灵活性。
实现Runnable接口
更推荐的实现方式是实现Runnable接口。这种方式将线程执行逻辑与线程控制分离，符合面向对象设计原则。Runnable对象可以被多个线程共享，更有利于资源管理。此外，它允许类继承其他父类，保持了更好的架构灵活性。
三、线程生命周期与状态管理
理解线程的生命周期对编写健壮的多线程程序至关重要。Java线程会经历以下几个状态：
- 新建状态：线程对象刚被创建，但尚未启动
- 就绪状态：调用start()方法后，线程等待CPU调度
- 运行状态：线程获得CPU时间片，执行run方法
- 阻塞状态：线程因等待资源（如I/O、锁）而暂停
- 等待状态：线程主动调用wait()方法进入等待
- 终止状态：run方法执行完毕或发生未捕获异常
掌握这些状态的转换条件和触发方法，是诊断多线程问题的基础。
四、线程调度与优先级
Java线程调度遵循抢占式模型，但具体行为依赖于底层操作系统。开发者可以通过设置线程优先级（1-10）来影响调度顺序，但要注意：
- 优先级设置只是建议，不保证执行顺序
- 不同平台对优先级的解释可能不同
- 过度依赖优先级可能导致线程饥饿
更可靠的做法是使用Java提供的并发工具类（如Semaphore、CountDownLatch）来精确控制线程执行顺序。
五、线程安全与同步机制
当多个线程访问共享资源时，必须考虑线程安全问题。Java提供了多种同步机制：
synchronized关键字
可以修饰方法或代码块，确保同一时间只有一个线程能执行被保护的代码。要注意锁的粒度选择，过粗会影响性能，过细会增加死锁风险。
volatile变量
保证变量的可见性，适用于状态标志等简单场景。但不能替代锁，因为它不保证复合操作的原子性。
显式锁（ReentrantLock）
提供比synchronized更灵活的锁定机制，支持尝试获取锁、定时锁等待等高级特性。
六、线程间通信与协作
线程协作通常需要特定的通信机制：
wait/notify机制
允许线程在特定条件下等待或被唤醒。使用时必须持有对象锁，且通常应在循环中检查条件，防止虚假唤醒。
阻塞队列（BlockingQueue）
线程安全的数据交换方式，生产者-消费者模式的理想选择。内部已经处理好所有同步细节，大大简化了并发编程。
信号量（Semaphore）
控制对一组资源的访问，适用于资源池等场景。
七、实战建议与常见陷阱
- 命名线程：通过setName()给线程赋予有意义的名称，便于调试
- 异常处理：为线程设置UncaughtExceptionHandler，防止线程静默失败
- 资源清理：确保后台线程在程序退出时正确终止
- 避免过度同步：只在必要时使用同步，考虑使用并发集合
- 警惕死锁：确保锁的获取顺序一致，或使用带超时的锁获取
八、从基础到高级的进阶路径
掌握基础线程机制后，建议继续学习：
- Executor框架：更高级的线程管理方式
- 并发集合：线程安全的容器类
- 原子变量：无锁编程的基础
- Fork/Join框架：适用于计算密集型任务
- CompletableFuture：异步编程新模式
通过系统学习和实践，开发者可以逐步掌握Java多线程编程的精髓，构建高性能、高可靠的并发应用程序。记住，良好的多线程设计不仅关乎性能，更关乎程序的正确性和可维护性。