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https://blog.csdn.net/weixin_37549398/article/details/156024433?spm=1011.2415.3001.5331一、引言
在 Java 并发编程中，线程是最基础的执行单元。JDK8 提供了多种创建和管理线程的方式，每种方式都有其特定的使用场景和底层实现机制。本文将全面解析 JDK8 中实现线程的方法及其底层逻辑。
二、线程实现的三种核心方式
1. 继承 Thread 类
java
public class MyThread extends Thread {
@Override
public void run() {
System.out.println("线程执行: " + Thread.currentThread().getName());
}
public static void main(String[] args) {
MyThread thread = new MyThread();
thread.start(); // 启动线程
}
}底层逻辑：
-
Thread 类本身实现了 Runnable 接口
-
JVM 调用
start()方法后，会在底层创建真正的操作系统线程 -
start()方法通过 JNI（Java Native Interface）调用操作系统原生线程创建 API -
线程创建完成后，JVM 调度执行
run()方法
2. 实现 Runnable 接口（推荐方式）
java
public class MyRunnable implements Runnable {
@Override
public void run() {
System.out.println("Runnable执行: " + Thread.currentThread().getName());
}
public static void main(String[] args) {
Thread thread = new Thread(new MyRunnable());
thread.start();
}
}底层逻辑：
-
Runnable 是函数式接口，只定义
run()方法 -
Thread 类接收 Runnable 实例作为执行目标
-
避免了 Java 单继承的限制，更加灵活
-
符合面向对象设计原则：组合优于继承
3. 实现 Callable 接口
java
public class MyCallable implements Callable<String> {
@Override
public String call() throws Exception {
return "Callable执行结果: " + Thread.currentThread().getName();
}
public static void main(String[] args) throws Exception {
ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor();
Future<String> future = executor.submit(new MyCallable());
System.out.println(future.get()); // 获取返回值
executor.shutdown();
}
}底层逻辑：
-
Callable 允许返回结果和抛出异常
-
通过 FutureTask 包装，实现 RunnableFuture 接口
-
ExecutorService 提交任务时，内部创建 FutureTask
-
任务执行结果通过 Future 对象获取，支持异步编程模型
三、线程池的实现（Executor Framework）
核心线程池类型
java
// 1. 固定大小线程池
ExecutorService fixedPool = Executors.newFixedThreadPool(5);
// 2. 缓存线程池
ExecutorService cachedPool = Executors.newCachedThreadPool();
// 3. 单线程池
ExecutorService singlePool = Executors.newSingleThreadExecutor();
// 4. 调度线程池
ScheduledExecutorService scheduledPool = Executors.newScheduledThreadPool(3);ThreadPoolExecutor 核心原理
java
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, // 时间单位
BlockingQueue<Runnable> workQueue, // 工作队列
ThreadFactory threadFactory, // 线程工厂
RejectedExecutionHandler handler // 拒绝策略
)工作流程示意图：
java
提交任务 → 核心线程是否满？ → 否 → 创建核心线程执行
↓是
工作队列是否满？ → 否 → 加入队列等待
↓是
最大线程是否满？ → 否 → 创建临时线程
↓是
执行拒绝策略底层数据结构：
-
Worker 内部类：包装线程和任务
-
BlockingQueue：存储待执行任务（ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue 等）
-
AtomicInteger：使用 CAS 操作维护线程池状态和线程数
四、JDK8 新增特性：CompletableFuture
java
CompletableFuture<Void> future = CompletableFuture.runAsync(() -> {
System.out.println("异步执行: " + Thread.currentThread().getName());
});
CompletableFuture<String> future2 = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
return "异步计算结果";
});底层逻辑：
-
基于 ForkJoinPool.commonPool() 或自定义线程池
-
实现 CompletionStage 接口，支持流式编程
-
内部使用 Completion 链表管理依赖关系
-
提供丰富的组合操作（thenApply、thenAccept、thenCombine 等）
五、底层线程模型详解
1. JVM 线程与操作系统线程关系
java
Java Thread → JVM Thread → pthread（Linux）/ Windows Thread → CPU 调度-
1:1 模型：每个 Java 线程对应一个操作系统原生线程
-
绿色线程（Green Threads）：早期 JVM 使用的用户态线程，已弃用
-
线程栈 ：每个线程拥有独立的栈空间（默认 1MB，可通过
-Xss调整）
2. 线程状态转换
java
public enum State {
NEW, // 新建
RUNNABLE, // 可运行（包括就绪和运行）
BLOCKED, // 阻塞（等待监视器锁）
WAITING, // 等待（无限期等待）
TIMED_WAITING, // 超时等待
TERMINATED // 终止
}状态转换图：
java
NEW --start()--> RUNNABLE
RUNNABLE --获取锁失败--> BLOCKED
RUNNABLE --wait()/join()--> WAITING
RUNNABLE --sleep(n)/wait(n)--> TIMED_WAITING
各种状态 --执行完毕/异常--> TERMINATED3. 线程创建与销毁开销
创建开销：
-
分配线程栈内存（1MB 默认）
-
系统调用创建原生线程
-
初始化线程本地存储（ThreadLocal）
优化建议：
-
使用线程池复用线程
-
合理设置线程栈大小
-
避免频繁创建销毁线程