Java 中实现线程的创建和启动

在 Java 中，实现线程的创建和启动是两个不同但紧密相关的概念。理解为什么要启动线程（调用 start() 方法）而非直接调用 run() 方法，是掌握多线程编程的关键。以下是详细解释：

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1. 线程的生命周期

Java 线程有明确的生命周期状态：

start()

获得CPU资源

run()结束

等待I/O/锁

资源可用

New（新建）

New

Runnable（可运行）

Runnable

Running（运行）

Running

Terminated（终止）

Blocked（阻塞）

Blocked

• 新建状态（New）：创建 Thread 对象后（如 new MyThread()），线程尚未启动
• 可运行状态（Runnable）：调用 start() 后，线程进入就绪队列
• 运行状态（Running）：线程获得 CPU 时间片，执行 run() 方法
• 终止状态（Terminated）：run() 执行完毕

关键点：只有调用 start() 才能使线程从 New 进入 Runnable 状态！

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2. start() vs run() 的本质区别

方法	工作方式	线程数量	执行位置
start()	JVM 创建新线程并执行 run()	新线程	独立调用栈
run()	直接调用普通方法	当前线程	当前线程调用栈

错误示例：

Thread thread = new Thread(() -> System.out.println("执行中"));
thread.run();  // 错误！在主线程同步执行

正确示例：

thread.start(); // 正确！启动新线程异步执行

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3. 为什么必须通过 start() 启动线程？

(1) 资源分配

调用 start() 时，JVM 会：

1. 为线程分配独立调用栈（Stack）
2. 注册线程到系统调度器
3. 触发操作系统级别的线程创建

(2) 异步执行

• start() 使任务在后台异步执行，不阻塞当前线程
• 直接调用 run() 会同步执行，阻塞当前线程

(3) 线程调度控制

只有通过 start() 启动的线程才能被：

• 线程调度器管理（优先级、时间片分配）
• 正确响应中断（interrupt()）
• 加入线程池统一管理

(4) 状态合规性

多次调用 start() 会抛出 IllegalThreadStateException，而 run() 可重复调用。这保证了线程状态机的正确性。

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4. 底层机制

当调用 start() 时：

public synchronized void start() {
    if (threadStatus != 0)  // 检查状态是否为NEW
        throw new IllegalThreadStateException();
    
    group.add(this);  // 加入线程组
    
    boolean started = false;
    try {
        start0();  // 关键！调用本地方法
        started = true;
    } finally {
        // ...错误处理
    }
}

private native void start0();  // JVM实现的本地方法

• start0() 是 native 方法，由 JVM 通过操作系统 API 创建真实线程
• 新线程创建后自动执行 run() 方法

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5. 实际应用场景

假设需要同时下载3个文件：

// 错误方式（顺序下载）
new DownloadTask("url1").run(); // 阻塞主线程
new DownloadTask("url2").run(); // 等待前一个完成
new DownloadTask("url3").run();

// 正确方式（并行下载）
new Thread(new DownloadTask("url1")).start(); // 异步
new Thread(new DownloadTask("url2")).start(); // 异步
new Thread(new DownloadTask("url3")).start(); // 异步

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结论

操作	结果	是否启动线程
new Thread()	创建线程对象（NEW状态）	❌
start()	启动线程（进入RUNNABLE状态）	✅
run()	普通方法调用	❌

必须调用 start() 才能：

1. 创建真正的操作系统线程
2. 实现任务异步执行
3. 符合线程生命周期规范
4. 利用多核CPU实现并行计算

直接调用 run() 只是普通方法调用，完全违背了多线程的设计目的！