一、线程是什么？
线程是程序执行的最小单元，是进程内的一个独立控制流。一个进程可以包含多个线程，共享进程的内存和资源（如文件句柄、全局变量等），但每个线程有自己的程序计数器、栈和局部变量。线程的创建、切换和销毁成本比进程低得多，因此更适合并发任务。
二、线程与进程的区别
特性 | 进程 | 线程 |
资源占用 | 独立内存空间，资源开销大 | 共享进程内存，资源开销小 |
通信方式 | IPC（管道、Socket等） | 直接共享内存（需同步机制） |
切换成本 | 高（上下文切换复杂） | 低 |
独立性 | 崩溃不影响其他进程 | 线程崩溃可能导致整个进程终止 |
三、Java 线程的实现方式
1. 继承 Thread 类：
class MyThread extends Thread {
@Override
public void run() {
System.out.println("Thread running");
}
}
MyThread t = new MyThread();
t.start();
2. 实现 Runnable 接口（更灵活，推荐）：
class MyRunnable implements Runnable {
@Override
public void run() {
System.out.println("Runnable running");
}
}
Thread t = new Thread(new MyRunnable());
t.start();
3. 通过 Callable 和 Future（支持返回值）：
ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor();
Future<Integer> future = executor.submit(() -> {
return 42;
});
Integer result = future.get(); // 阻塞获取结果
四、线程的生命周期
1. 新建（New）：线程对象创建，但未调用 start()。
2. 就绪（Runnable）：调用 start() 后，等待 CPU 调度。
3. 运行（Running）：获得 CPU 时间片，执行 run() 方法。
4. 阻塞（Blocked）：因等待 I/O、锁、休眠（sleep()）等暂停执行。
5. 终止（Terminated）：run() 执行完毕或发生异常。
五、线程的应用场景
1. 提高程序响应性
场景：GUI 应用（如 Swing/JavaFX）中，避免主线程阻塞。
示例：在后台线程加载数据，防止界面冻结。
new Thread(() -> {
// 耗时操作（如文件读取）
Platform.runLater(() -> updateUI()); // 返回主线程更新界面
}).start();
2. 高并发服务器
场景：Web 服务器（如 Tomcat）处理多用户请求。
实现：使用线程池（如 ExecutorService）管理连接。
ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(10);
while (true) {
Socket socket = serverSocket.accept();
pool.execute(() -> handleRequest(socket));
}
3. 并行计算
场景：大数据处理、图像渲染等 CPU 密集型任务。
工具：ForkJoinPool（分治任务）、Parallel Stream（Java 8+）。
ExecutList<Integer> data = Arrays.asList(1, 2, 3, 4);
int sum = data.parallelStream().mapToInt(i -> i).sum();
4. 异步任务处理
场景：非阻塞 I/O（如数据库查询、HTTP 请求）。
实现：CompletableFuture（Java 8+）简化异步编程。
CompletableFuture.supplyAsync(() -> fetchDataFromDB())
.thenAccept(result -> processResult(result));
5. 定时任务调度
场景：定时备份、心跳检测。
工具：ScheduledExecutorService
ScheduledExecutorService scheduler = Executors.newScheduledThreadPool(1);
scheduler.scheduleAtFixedRate(() -> checkHealth(), 0, 5, TimeUnit.SECONDS);
六、线程安全与同步
问题：多线程共享资源时可能导致竞态条件（Race Condition）。
解决方案：锁机制：synchronized 关键字、ReentrantLock。
private int counter = 0;
public synchronized void increment() { counter++; }
原子类：AtomicInteger、AtomicReference（无锁线程安全）。
AtomicInteger atomicCounter = new AtomicInteger(0);
atomicCounter.incrementAndGet();
不可变对象：使用 final 修饰变量，避免状态变更。
七、线程池的最佳实践
避免频繁创建线程：使用线程池（如 ThreadPoolExecutor）复用线程。
配置参数：核心线程数：常驻线程数量；最大线程数：突发流量时的扩容上限。任务队列：缓冲待处理任务（如 LinkedBlockingQueue）。
八、总结
线程的核心价值是通过并发提高资源利用率和程序性能。合理使用线程的场景包括高并发服务、异步任务、并行计算等，但需注意线程安全和资源管理。Java 提供了丰富的 API（如 Executor 框架、CompletableFuture）和同步机制，结合线程池和现代并发工具，可以高效解决多线程编程的复杂性。