Java 线程与线程池类/接口继承谱系图+核心方法详解

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Java 线程与线程池类/接口继承谱系图

1. 线程相关类与接口关系

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2. 线程常用方法及作用

Thread 类核心方法

方法	作用	示例
start()	启动新线程，JVM 调用 run() 方法。	new Thread(task).start();
join()	阻塞当前线程，直到目标线程执行完毕。	thread.join();
sleep(long ms)	让当前线程休眠指定毫秒数，不释放锁。	Thread.sleep(1000);
interrupt()	中断线程（设置中断标志位）。若线程在阻塞中（如 sleep），抛出 InterruptedException。	thread.interrupt();
isAlive()	判断线程是否处于活动状态（已启动但未终止）。	if (thread.isAlive()) { ... }

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3. 线程池常用方法及作用

ExecutorService 接口核心方法

方法	作用	示例
execute(Runnable task)	提交无返回值的任务到线程池。	executor.execute(() -> System.out.println("Task"));
submit(Callable task)	提交有返回值的任务，返回 Future 对象。	Future<String> future = executor.submit(() -> "Result");
shutdown()	平滑关闭线程池：不再接受新任务，但会执行完已提交的任务。	executor.shutdown();
shutdownNow()	立即关闭线程池：尝试中断所有正在执行的任务，并返回未执行的任务列表。	List<Runnable> tasks = executor.shutdownNow();
awaitTermination()	阻塞直到所有任务完成，或超时发生，或线程被中断。	executor.awaitTermination(10, TimeUnit.SECONDS);

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4. 方法使用场景对比

join() vs shutdown()

方法	作用对象	使用场景	示例
join()	Thread 对象	等待某个线程执行完毕。	主线程等待子线程完成后再继续。
shutdown()	ExecutorService	关闭线程池，不再接受新任务，等待已提交任务完成。	应用退出时优雅关闭线程池。

execute() vs submit() vs start()

方法	所属类/接口	返回值	支持任务类型	异常处理
start()	Thread	无	Runnable	需在 run() 内处理异常。
execute()	Executor	无	Runnable	线程池会吞掉未捕获异常。
submit()	ExecutorService	Future	Runnable/Callable	通过 Future.get() 捕获异常。

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5. 核心代码示例

线程的 join() 方法

Thread thread1 = new Thread(() -> System.out.println("Thread 1"));
Thread thread2 = new Thread(() -> System.out.println("Thread 2"));

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

// 主线程等待 thread1 和 thread2 执行完毕
thread1.join();
thread2.join();
System.out.println("All threads completed");

线程池的 shutdown()

ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(2);
executor.execute(() -> System.out.println("Task 1"));
executor.execute(() -> System.out.println("Task 2"));

executor.shutdown(); // 不再接受新任务
executor.awaitTermination(10, TimeUnit.SECONDS); // 等待已提交任务完成

通过 submit() 获取任务结果

ExecutorService executor = Executors.newSingleThreadExecutor();
Future<Integer> future = executor.submit(() -> {
    TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
    return 42;
});

Integer result = future.get(); // 阻塞直到任务完成
System.out.println("Result: " + result);
executor.shutdown();

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6. 注意事项

1. join() 的陷阱：

   • 若主线程调用 join() 后，目标线程长时间不结束，会导致主线程永久阻塞。
   • 可通过设置超时避免：thread.join(5000);（最多等待5秒）。

2. shutdown() 的正确使用：

   • 调用 shutdown() 后仍提交任务会触发 RejectedExecutionException。
   • 结合 awaitTermination() 确保所有任务完成。

3. 线程池资源释放：

   • 必须显式关闭线程池（shutdown() 或 shutdownNow()），否则 JVM 不会退出。

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总结

• 线程类与接口：Runnable、Callable、Thread、Executor 框架构成 Java 并发基础。
• 核心方法：
  • join()：用于线程间同步。
  • shutdown()：优雅关闭线程池。
  • submit()：提交有返回值的任务。
• 方法选择：
  • 直接操作线程用 start() 和 join()。
  • 线程池任务管理用 execute() 和 submit()。