1. 线程的生命周期

线程的生命周期包括以下状态：

• 新建（New）：通过 new 关键字或线程池创建新线程，但尚未启动。
• 就绪（Runnable）：线程被创建后，调用 start() 方法后进入就绪状态，等待获取 CPU 资源。
• 运行（Running）：线程获得了 CPU 资源，开始执行任务。
• 阻塞（Blocked）：线程因为某些原因暂时停止执行，例如等待 I/O 操作完成或等待获取锁。
• 终止（Terminated）：线程执行完任务或调用了 stop() 方法导致线程终止。
  下面是一个简单的示例代码：

public class ThreadLifecycleExample {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(() -> {
            System.out.println("线程执行任务...");
        });

        System.out.println("线程状态：" + thread.getState()); // 输出 NEW

        thread.start();
        System.out.println("线程状态：" + thread.getState()); // 输出 RUNNABLE

        // 可以在这里加入一些代码使线程进入阻塞状态，如线程 sleep、等待锁等

        try {
            thread.join(); // 等待线程执行完毕
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println("线程状态：" + thread.getState()); // 输出 TERMINATED
    }
}

2. 线程同步与互斥

多个线程访问共享资源时，可能导致数据不一致或其他问题。为了解决这个问题，需要使用同步和互斥机制。在Java中，可以使用 synchronized 关键字来实现线程同步。

public class SynchronizationExample {
    private int count = 0;

    public synchronized void increment() {
        count++;
    }

    public synchronized int getCount() {
        return count;
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        SynchronizationExample example = new SynchronizationExample();

        Thread thread1 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                example.increment();
            }
        });

        Thread thread2 = new Thread(() -> {
            for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                example.increment();
            }
        });

        thread1.start();
        thread2.start();
        thread1.join();
        thread2.join();

        System.out.println("Count: " + example.getCount()); // 输出 2000
    }
}

3. 线程通信

在线程之间进行通信是一种重要的技术，以实现协作。常见的线程通信方式包括 wait()、notify()、notifyAll() 方法。

public class ThreadCommunicationExample {
    public static void main(String[] args) {
        final Processor processor = new Processor();

        Thread producerThread = new Thread(() -> {
            try {
                processor.produce();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });

        Thread consumerThread = new Thread(() -> {
            try {
                processor.consume();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });

        producerThread.start();
        consumerThread.start();
    }

    static class Processor {
        public void produce() throws InterruptedException {
            synchronized (this) {
                System.out.println("Producer 线程开始执行生产任务...");
                wait(); // 等待消费者消费
                System.out.println("Producer 线程恢复执行...");
            }
        }

        public void consume() throws InterruptedException {
            Thread.sleep(2000); // 模拟消费者任务耗时
            synchronized (this) {
                System.out.println("Consumer 线程开始执行消费任务...");
                notify(); // 通知生产者可以继续生产
                System.out.println("Consumer 线程通知生产者任务已完成...");
            }
        }
    }
}

4. 线程池

线程池是一种管理和复用线程的机制，可以有效地控制线程的创建和销毁，减少因线程创建销毁带来的开销。Java 提供了 Executor 框架来支持线程池的使用。

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class ThreadPoolExample {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(3); // 创建固定大小的线程池

        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            executor.submit(() -> {
                System.out.println("线程 " + Thread.currentThread().getName() + " 正在执行任务");
                try {
                    Thread.sleep(1000); // 模拟任务执行耗时
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            });
        }

        executor.shutdown(); // 关闭线程池
    }
}

5. 并发集合

Java 并发包提供了一些并发安全的集合类，如 ConcurrentHashMap、ConcurrentLinkedQueue 等，用于在多线程环境下进行数据存取操作。

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

public class ConcurrentCollectionExample {
    public static void main(String[] args) {
        ConcurrentHashMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();

        map.put("A", 1);
        map.put("B", 2);
        map.put("C", 3);

        System.out.println("ConcurrentHashMap: " + map); // 输出 ConcurrentHashMap: {A=1, B=2, C=3}
    }
}

总结

以上是对线程生命周期、线程同步与互斥、线程通信、线程池和并发集合等主题的详细说明，并配以相关的Java代码示例。理解和掌握这些主题将有助于你更好地进行多线程编程。