Java线程Thread类：从基础使用到高级特性

一、Thread类核心构造方法剖析

Java线程的创建主要通过三种典型构造方式实现：

1. 默认构造方法

Thread thread = new Thread();

此时线程名称为"Thread-N"格式（N为自增数字），但未绑定任何任务逻辑，需要后续调用start()方法前通过setRunnable()注入代码

2. Runnable接口构造

Runnable task = () -> System.out.println("执行线程任务");
Thread worker = new Thread(task, "Worker-1");

这是最推荐的构造方式，通过实现Runnable接口实现任务与线程控制的解耦

3. 继承Thread类

class CustomThread extends Thread {
    public void run() {
        // 自定义线程逻辑
    }
}

这种传统方式已逐渐被组合方式取代，因为Java不支持多重继承

二、线程生命周期关键方法

2.1 状态转换方法

// 新建状态 → 就绪状态
thread.start();

// 超时等待示例
try {
    Thread.sleep(2000); // TIMED_WAITING状态
    thread.join(500);   // 调用者进入WAITING状态
} catch (InterruptedException e) {
    Thread.currentThread().interrupt();
}

2.2 中断控制机制

// 正确的中断处理模式
class InterruptibleTask implements Runnable {
    public void run() {
        while (!Thread.currentThread().isInterrupted()) {
            try {
                // 模拟工作
                TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(100);
            } catch (InterruptedException e) {
                // 恢复中断状态
                Thread.currentThread().interrupt();
                System.out.println("线程被中断，执行清理操作");
                break;
            }
        }
    }
}

三、线程属性深度解析

3.1 优先级管理

// 设置优先级范围验证
thread.setPriority(Math.max(Thread.MIN_PRIORITY, 
                          Math.min(priority, Thread.MAX_PRIORITY)));

3.2 守护线程特征

Thread daemon = new Thread(() -> {
    while (true) {
        System.out.println("后台服务运行中...");
        try {
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            break;
        }
    }
});
daemon.setDaemon(true);
daemon.start();

四、废弃方法替代方案

// 替代stop()的安全终止方案
class SafeStoppableTask implements Runnable {
    private volatile boolean stopped = false;

    void stop() {
        stopped = true;
    }

    public void run() {
        while (!stopped && !Thread.currentThread().isInterrupted()) {
            // 执行任务逻辑
        }
        System.out.println("线程安全终止");
    }
}

五、线程上下文实践

5.1 线程局部变量

private static final ThreadLocal<SimpleDateFormat> dateFormat =
    ThreadLocal.withInitial(() -> new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd"));

public String formatDate(Date date) {
    return dateFormat.get().format(date);
}

5.2 异常处理策略

Thread.setDefaultUncaughtExceptionHandler((t, e) -> {
    System.err.println("线程" + t.getName() + "抛出异常: " + e);
    // 记录日志或执行恢复操作
});

六、JavaEE环境线程规范

// 符合JEE规范的线程使用示例
@Resource
private ManagedExecutorService executor;

public void executeTask() {
    executor.submit(() -> {
        // 容器管理的线程任务
        // 自动处理事务上下文传播
    });
}

七、性能优化技巧

1. 线程池参数调优公式

// 根据任务类型确定线程数量
int cpuCores = Runtime.getRuntime().availableProcessors();
int ioBoundPoolSize = cpuCores * 2;
int cpuBoundPoolSize = cpuCores + 1;

2. 上下文切换优化

// 减少锁竞争示例
ConcurrentHashMap<String, AtomicInteger> counterMap = new ConcurrentHashMap<>();

public void increment(String key) {
    counterMap.computeIfAbsent(key, k -> new AtomicInteger())
             .incrementAndGet();
}

八、诊断工具实践

8.1 线程Dump分析

jstack <pid> > thread_dump.txt
# 分析死锁特征：
"Thread-1" prio=5 tid=0x00007fe008568000 
   java.lang.Thread.State: BLOCKED
    at com.example.DeadlockDemo$ResourceA.methodA(DeadlockDemo.java:15)
    - waiting to lock <0x000000076bf62200> 
    - locked <0x000000076bf62258>

"Thread-2" prio=5 tid=0x00007fe008569800 
   java.lang.Thread.State: BLOCKED
    at com.example.DeadlockDemo$ResourceB.methodB(DeadlockDemo.java:30)
    - waiting to lock <0x000000076bf62258> 
    - locked <0x000000076bf62200>

8.2 VisualVM监控

• 线程状态分布饼图
• CPU占用热点方法
• 锁竞争统计

九、现代并发模式演进

// CompletableFuture组合示例
CompletableFuture.supplyAsync(() -> fetchDataFromDB())
    .thenApplyAsync(data -> processData(data), executorService)
    .exceptionally(ex -> handleError(ex))
    .thenAcceptAsync(result -> sendResult(result));

十、典型问题解决方案

1. 线程饥饿对策

// 使用公平锁解决
ReentrantLock fairLock = new ReentrantLock(true);

2. 伪共享预防

// 缓存行填充示例
@jdk.internal.vm.annotation.Contended
class Counter {
    volatile long value1;
    // 自动填充缓存行
    volatile long value2;
}