Java並發編程之美

一、多線程基礎

1、在Java中實現多線程有兩種方式：繼承Thread類和實現Runnable介面。但是在實際應用中，建議使用後者，因為它可以避免由於Java單繼承帶來的限制。

public class MyRunnable implements Runnable {
    public void run() {
        // 線程執行的代碼
    }
}
Thread t = new Thread(new MyRunnable());
t.start();

2、線程的運行狀態有五種：新建狀態、就緒狀態、運行中狀態、阻塞狀態和死亡狀態。

3、Java提供了兩種鎖機制：synchronized和Lock，其中前者是基於對象的鎖機制，而後者是基於介面的鎖機制。

二、並發數據結構

1、Java並發包中提供了很多並發數據結構，例如ConcurrentHashMap、ConcurrentSkipListMap、CopyOnWriteArrayList等。

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

2、ConcurrentHashMap是線程安全的哈希表，支持高並發讀寫操作。

3、ConcurrentSkipListMap是基於跳錶的Map，也是線程安全的。

三、線程池

1、線程池可以提高程序的性能和穩定性，因為它可以重用線程、避免線程創建銷毀的開銷。

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

2、Executors類提供了很多線程池的工廠方法，例如newFixedThreadPool、newCachedThreadPool、newSingleThreadExecutor等。

3、線程池的核心思想是任務隊列和線程池大小，可以根據不同的場景選擇不同的策略。

四、並發編程常見問題

1、死鎖是一個常見的問題，通常可以通過避免嵌套鎖、避免底層鎖、加鎖順序等方式來避免。

2、線程安全性是一個必須關注的問題，可以使用同步機制或者原子類來保證線程安全。

3、線程池中可能會出現拒絕執行任務的情況，可以通過調整線程池大小或者使用有界隊列等方式來解決。

五、高級並發編程

1、Java提供了很多高級並發編程工具，例如Semaphore、CountDownLatch、CyclicBarrier等。

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

2、有些場景下需要對任務進行分組、排序或者匯總，可以使用Java並發框架中的Fork/Join Pool來實現。

// 使用Fork/Join Pool實現斐波那契數列
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可以實現線程本地存儲，每個線程都有自己的一個變數副本，避免了線程安全問題。

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

六、總結

以上是Java並發編程之美的基礎知識和常見問題，隨著業務需求的增長和技術的發展，我們會面臨越來越多的並發編程挑戰。因此，我們需要持續學習和探索，在實踐中不斷提升自己的能力。