Java 并发编程

Java 并发编程的核心问题是：多个线程同时访问共享资源时，如何保证数据正确性。关键概念包括锁、内存可见性、线程协作。

线程生命周期

线程在六种状态间流转，状态迁移由"锁、等待、阻塞"三类操作驱动：

状态	含义	进入方式	离开方式
NEW（新建）	已创建未启动	new Thread()	start()
RUNNABLE（可运行）	就绪或运行中	start() 或抢占到 CPU	时间片用完/让出
BLOCKED（阻塞）	等待获取锁	进入 synchronized 块但锁被占用	获取到锁
WAITING（等待）	无限等待其他线程	wait() / join() / park()	notify() / notifyAll() / 目标线程结束
TIMED_WAITING（限期等待）	有时间限制的等待	sleep(ms) / wait(ms) / join(ms)	超时/被唤醒
TERMINATED（终止）	执行完或异常退出	run() 返回	—

区分 BLOCKED 与 WAITING

BLOCKED 是"等锁"（synchronized 排队），WAITING 是"等信号"（主动让出）。看线程 dump（jstack）时，大量 BLOCKED 说明锁竞争激烈，大量 WAITING 说明线程在空等条件——前者查锁竞争，后者查 notify 是否漏发。

wait() 和 sleep() 的区别

方法	所属	是否释放锁	唤醒方式
wait()	Object	是，释放对象锁	notify() / notifyAll()
sleep()	Thread	否，不释放锁	超时 / 中断

// wait 需要在 synchronized 块中调用
synchronized (mon) {
    mon.wait();  // 释放锁，进入等待状态
}

// sleep 不释放锁
synchronized(LOCK) {
    Thread.sleep(1000);  // LOCK 仍然被持有
}

注意

伪唤醒防护 wait() 可能发生伪唤醒（spurious wakeup），必须用循环检查条件：

while (!condition) { mon.wait(); }

ThreadLocal

为每个线程提供独立的对象实例，避免线程安全问题。

private static final ThreadLocal<SimpleDateFormat> formatter =
    ThreadLocal.withInitial(() -> new SimpleDateFormat("yyyyMMdd HHmm"));

内存泄漏风险

线程池中线程是复用的，不调用 remove() 清理会导致引用一直存在。使用完必须 threadLocal.remove()。

ThreadLocal 工作原理：

Runnable vs Thread

实现 Runnable 优于继承 Thread——灵活且不占用继承位。Runnable 是任务抽象，Thread 是线程载体。

// 推荐
new Thread(new MyTask()).start();

阻塞队列

BlockingQueue 是 JUC 包提供的线程安全队列，支持阻塞式存取，常用于生产者-消费者模式。

状态	行为
队列为空	消费者阻塞，等待非空
队列已满	生产者阻塞，等待非满

生产者-消费者模式：

实现	类型	说明
ArrayBlockingQueue	有界	基于数组，需指定容量
LinkedBlockingQueue	可选有界	基于链表，默认无界
DelayQueue	无界	延迟获取元素
SynchronousQueue	不存储	直接传递，一对一交接

方法	队列满/空时	返回值
put(e)	阻塞等待	void
take()	阻塞等待	E
offer(e)	返回 false	boolean
poll()	返回 null	E

DelayQueue 示例：

public class DelayedTask implements Delayed {
    private long executeTime;
    private Runnable task;

    @Override
    public long getDelay(TimeUnit unit) {
        return unit.convert(executeTime - System.currentTimeMillis(), TimeUnit.MILLISECONDS);
    }

    @Override
    public int compareTo(Delayed o) {
        return Long.compare(this.executeTime, ((DelayedTask) o).executeTime);
    }
}

并发基石

同步、线程池、并发容器是并发编程的三个支柱，各自有专门笔记：

主题	笔记	覆盖内容
锁与同步	Java锁机制	synchronized、ReentrantLock、CAS、AQS、并发容器
线程池	Java线程池	ThreadPoolExecutor 七参数、拒绝策略、参数配置
内存模型	JVM	JMM、volatile、Happens-Before、锁升级

本文只覆盖并发基础概念（wait/sleep、ThreadLocal、Runnable、阻塞队列），更深层的锁原理、无锁并发、线程池配置分别见上述笔记——它们共同构成 Java 并发知识全貌。