Java并发编程之美

DYIKN • 2025-01-27 13:34 • 编程

一、多线程基础

1、在Java中实现多线程有两种方式：继承Thread类和实现Runnable接口。但是在实际应用中，建议使用后者，因为它可以避免由于Java单继承带来的限制。

public class MyRunnable implements Runnable {
    public void run() {
        // 线程执行的代码
    }
}
Thread t = new Thread(new MyRunnable());
t.start();

2、线程的运行状态有五种：新建状态、就绪状态、运行中状态、阻塞状态和死亡状态。

3、Java提供了两种锁机制：synchronized和Lock，其中前者是基于对象的锁机制，而后者是基于接口的锁机制。

二、并发数据结构

1、Java并发包中提供了很多并发数据结构，例如ConcurrentHashMap、ConcurrentSkipListMap、CopyOnWriteArrayList等。

ConcurrentHashMap map = new ConcurrentHashMap();
map.put("key", "value");
String value = map.get("key");

2、ConcurrentHashMap是线程安全的哈希表，支持高并发读写操作。

3、ConcurrentSkipListMap是基于跳表的Map，也是线程安全的。

三、线程池

1、线程池可以提高程序的性能和稳定性，因为它可以重用线程、避免线程创建销毁的开销。

ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);
for (int i = 0; i < 100; i++) {
    executor.execute(new MyRunnable());
}
executor.shutdown();

2、Executors类提供了很多线程池的工厂方法，例如newFixedThreadPool、newCachedThreadPool、newSingleThreadExecutor等。

3、线程池的核心思想是任务队列和线程池大小，可以根据不同的场景选择不同的策略。

四、并发编程常见问题

1、死锁是一个常见的问题，通常可以通过避免嵌套锁、避免底层锁、加锁顺序等方式来避免。

2、线程安全性是一个必须关注的问题，可以使用同步机制或者原子类来保证线程安全。

3、线程池中可能会出现拒绝执行任务的情况，可以通过调整线程池大小或者使用有界队列等方式来解决。

五、高级并发编程

1、Java提供了很多高级并发编程工具，例如Semaphore、CountDownLatch、CyclicBarrier等。

// Semaphore的使用示例
Semaphore semaphore = new Semaphore(5);
semaphore.acquire();
// 执行任务
semaphore.release();

2、有些场景下需要对任务进行分组、排序或者汇总，可以使用Java并发框架中的Fork/Join Pool来实现。

// 使用Fork/Join Pool实现斐波那契数列
public class FibonacciTask extends RecursiveTask {
    private final int n;
    public FibonacciTask(int n) {
        this.n = n;
    }
    protected Integer compute() {
        if (n <= 1)
            return n;
        FibonacciTask f1 = new FibonacciTask(n - 1);
        f1.fork();
        FibonacciTask f2 = new FibonacciTask(n - 2);
        return f2.compute() + f1.join();
    }
}
ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool();
int result = pool.invoke(new FibonacciTask(10));

3、使用ThreadLocal可以实现线程本地存储，每个线程都有自己的一个变量副本，避免了线程安全问题。

ThreadLocal THREAD_LOCAL = new ThreadLocal();
THREAD_LOCAL.set("value");
String value = THREAD_LOCAL.get();
THREAD_LOCAL.remove();

六、总结

以上是Java并发编程之美的基础知识和常见问题，随着业务需求的增长和技术的发展，我们会面临越来越多的并发编程挑战。因此，我们需要持续学习和探索，在实践中不断提升自己的能力。

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