Java 并发基础：进程、线程、线程状态、synchronized、volatile 一篇讲清

Java 后端面试里，并发几乎是必问模块。

很多同学一开始学并发时，会觉得概念很多：进程、线程、线程状态、线程安全、synchronized、volatile、原子性、可见性、有序性......

这些词单独看都不难，但如果没有串起来，很容易背得零散。

这篇文章就从最基础的进程和线程开始，逐步讲到 Java 线程状态、线程安全问题，以及 synchronized 和 volatile 的区别。

一、什么是进程？什么是线程？

进程是操作系统分配资源的基本单位。

线程是 CPU 调度执行的基本单位。

可以简单理解为：

进程：一个正在运行的程序线程：进程里面的一条执行路径

比如你启动一个 Java 程序，这个 Java 程序就是一个进程。

这个程序里面可以有多个线程同时工作，比如主线程、GC 线程、业务线程、线程池里的工作线程。

二、进程和线程有什么区别？

对比	进程	线程
资源	拥有独立内存空间	共享进程内存
开销	创建和切换开销大	创建和切换开销较小
通信	进程间通信较复杂	线程间共享变量更方便
稳定性	一个进程崩溃一般不影响其他进程	一个线程异常可能影响整个进程

面试可以这样回答：

进程是资源分配单位，线程是 CPU 调度单位。同一进程内多个线程共享内存，所以通信方便，但也会带来线程安全问题。

三、为什么要使用多线程？

使用多线程主要有几个原因：

提高 CPU 利用率提高程序响应速度处理并发请求异步执行耗时任务

比如 Java Web 服务中，请求通常由线程池中的线程处理。

如果只有一个线程，多个请求只能排队执行，吞吐量会很低。

多线程可以让多个任务并发执行，提高系统整体处理能力。

四、线程越多越好吗？

不是。

线程太多会带来很多问题：

线程切换开销大占用内存锁竞争加剧系统负载过高

每个线程都需要栈内存，线程越多，占用内存越多。

另外，CPU 核心数是有限的。线程太多时，操作系统会频繁在线程之间切换，反而降低性能。

所以实际项目中不会无限创建线程，而是使用线程池管理线程。

五、Java 创建线程有哪几种方式？

常见说法有四种：

继承 Thread 实现 Runnable 实现 Callable + FutureTask 使用线程池

最简单的写法：

java 复制代码

new Thread(() -> {
     System.out.println("hello"); 
    }).start();

不过实际开发中更推荐使用线程池，而不是频繁手动 new Thread()。

因为线程创建和销毁都有成本，线程池可以复用线程，也能统一控制并发数量。

六、Runnable 和 Callable 有什么区别？

对比	Runnable	Callable
返回值	没有	有
异常	不能直接抛 checked exception	可以抛出
方法	run()	call()

示例：

java 复制代码

Callable<Integer> task = () -> 1 + 1;

Callable 通常配合 Future 或线程池使用，可以拿到异步任务的执行结果。

七、调用 start() 和 run() 有什么区别？

start() 是启动一个新线程。

java 复制代码

thread.start();

JVM 会创建新线程，并在线程中执行 run() 方法。

如果直接调用：

java 复制代码

thread.run();

那只是普通方法调用，不会创建新线程。

面试重点：

启动线程必须调用 start()，直接调用 run() 不会开启新线程。

八、Java 线程有哪些状态？

Java 线程状态有 6 种：

NEW

RUNNABLE

BLOCKED

WAITING

TIMED_WAITING

TERMINATED

可以用下面这张图理解：

注意：

Java 里的 RUNNABLE 包括操作系统层面的"就绪"和"运行中"。

九、BLOCKED、WAITING、TIMED_WAITING 有什么区别？

状态	含义	常见场景
BLOCKED	等待 synchronized 锁	进入同步代码块但锁被别人占用
WAITING	无限期等待，需要别人唤醒	wait()、join()、LockSupport.park()
TIMED_WAITING	带时间的等待	sleep(1000)、wait(1000)、join(1000)

简单记：

BLOCKED：等锁 WAITING：一直等别人叫醒 TIMED_WAITING：等一段时间

十、sleep() 和 wait() 有什么区别？

这是 Java 并发超高频题。

对比	sleep	wait
所属	Thread 类	Object 类
是否释放锁	不释放锁	释放锁
使用位置	任意地方	必须在 synchronized 中
唤醒方式	时间到了自动醒	notify/notifyAll 或超时

重点记：

sleep 不释放锁 wait 会释放锁

示例理解：

线程拿着锁 sleep，别人还是进不来；线程执行 wait，会释放锁，让别人有机会进入同步代码块。

十一、什么是线程安全？

线程安全指的是：

多个线程同时访问同一份共享数据时，程序结果仍然正确。

比如多个线程同时执行：

count++;

如果没有同步控制，最后结果可能小于预期。

因为 count++ 不是一个原子操作。

十二、为什么 count++ 不是线程安全的？

count++ 看起来是一行代码，但底层大概有三步：

1. 读取 count 2. count + 1 3. 写回 count

两个线程可能同时读到 count = 0：

线程 A 读到 0，加 1，写回 1 线程 B 读到 0，加 1，写回 1

执行了两次自增，结果却是 1。

这就是并发下的数据丢失。

流程图：

十三、并发问题的根源有哪些？

常见有三个：

原子性可见性有序性

问题	含义
原子性	一个操作不可被打断
可见性	一个线程修改变量，其他线程能及时看到
有序性	程序执行顺序不会因为重排序导致错误

synchronized 可以保证原子性、可见性、有序性。

volatile 主要保证可见性和一定的有序性，但不保证复合操作的原子性。

十四、synchronized 是什么？

synchronized 是 Java 内置锁，也叫监视器锁。

它可以修饰：

普通方法静态方法代码块

示例：

java 复制代码

synchronized (this) { 
    count++; 
    }

作用是：

同一时刻只允许一个线程进入同步代码块

这样可以保证共享变量修改的线程安全。

十五、synchronized 锁的是什么？

synchronized 锁的是对象。

不同写法锁对象不同。

普通同步方法：

java 复制代码

public synchronized void method() { }

锁的是当前实例对象：

this

静态同步方法：

java 复制代码

public static synchronized void method() { }

锁的是当前类的 Class 对象。

同步代码块：

java 复制代码

synchronized (lock) { }

锁的是括号里的 lock 对象。

面试时一定要说清楚：

synchronized 不是锁代码，而是锁对象。

十六、synchronized 能保证什么？

synchronized 主要保证：

原子性可见性有序性

进入 synchronized 前需要获得锁。

退出 synchronized 时，会把工作内存中的共享变量刷新到主内存。

其他线程再进入 synchronized 时，会从主内存读取最新值。

所以它既能防止并发修改，也能让其他线程看到最新结果。

十七、volatile 是什么？

volatile 是 Java 关键字，用来修饰变量。

它主要保证：

可见性禁止指令重排序

示例：

java 复制代码

private volatile boolean running = true;

一个线程修改：

java 复制代码

running = false;

另一个线程能尽快看到变化。

十八、volatile 能保证原子性吗？

不能。

比如：

java 复制代码

volatile int count = 0; 
count++;

仍然不是线程安全的。

因为 count++ 是读、改、写三个步骤。

volatile 只能保证每次读到的是较新的值，但不能保证这三个步骤不可被打断。

如果要保证自增的原子性，可以用：

AtomicInteger

或者：

synchronized

十九、volatile 常见使用场景是什么？

常见场景：

状态标记双重检查锁定 DCL 停止线程标志

比如停止线程：

java 复制代码

private volatile boolean stop = false;
while (!stop) { 
    // do something 
    }

另一个线程设置：

java 复制代码

stop = true;

工作线程能及时看到变化并退出。

二十、synchronized 和 volatile 有什么区别？

对比	synchronized	volatile
原子性	保证	不保证
可见性	保证	保证
有序性	保证	一定程度保证
是否阻塞	可能阻塞	不阻塞
使用场景	复合操作、临界区	状态标记、配置开关

面试回答：

synchronized 更重，能保证原子性、可见性和有序性，适合保护临界区； volatile 更轻量，只保证可见性和禁止重排序，适合一个线程写、多个线程读的状态标记，不适合 count++ 这种复合操作。

二十一、这一组怎么串起来讲？

可以这样回答：

进程是资源分配单位，线程是 CPU 调度单位。

同一进程内线程共享内存，所以通信方便，但也会带来线程安全问题。

Java 创建线程可以继承 Thread、实现 Runnable、实现 Callable，实际开发更推荐线程池。

启动线程要调用 start，直接调用 run 只是普通方法调用。

Java 线程有 NEW、RUNNABLE、BLOCKED、WAITING、TIMED_WAITING、TERMINATED 六种状态。

线程安全问题主要来自原子性、可见性、有序性。 synchronized 锁的是对象，能保证原子性、可见性、有序性； volatile 保证可见性和禁止重排序，但不保证 count++ 这类复合操作的原子性。

总结

这一组可以按下面这条线来记：

进程是资源分配单位，线程是 CPU 调度单位。

多线程能提高并发处理能力，但线程不是越多越好。

启动线程要调用 start，不是 run。

Java 线程有 NEW、RUNNABLE、BLOCKED、WAITING、TIMED_WAITING、TERMINATED 六种状态。

BLOCKED 是等 synchronized 锁，WAITING 是无限等待，TIMED_WAITING 是限时等待。

sleep 不释放锁，wait 会释放锁。

线程安全问题来自原子性、可见性、有序性。 synchronized 锁的是对象，能保证原子性、可见性、有序性。 volatile 保证可见性和禁止重排序，但不保证 count++ 的原子性。

这一组重点背：进程 vs 线程、start vs run、线程状态、sleep vs wait、线程安全三大问题、synchronized 锁对象、volatile 可见性、volatile 不保证原子性。

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