Java 并发编程实战是 Java 中必备的一个知识点,随着多核 CPU 的普及以及大数据时代的到来,对并发编程的要求越来越高,掌握并发编程的基础知识是 Java 工程师必须具备的基本功。下面我将分享一些 Java 并发编程实战中的基础知识,以供初学者参考。
1. 什么是并发编程?
并发编程是指在同一时间内处理多个任务,这些任务可以是独立的,也可以相互依赖。在 Java 中,通过使用多线程技术实现并发编程。
2. Java 中的线程
线程是操作系统能够进行运算调度的基本单位,Java 中的线程也是如此。在 Java 中,可以通过继承 Thread 类或实现 Runnable 接口来创建线程。
例如,可以通过实现 Runnable 接口的方式创建一个线程:
```java
public class HelloWorld implements Runnable {
public void run() {
System.out.println("Hello World");
}
}
```
然后通过创建 Thread 对象,并调用 start() 方法来启动该线程:
```java
HelloWorld helloWorld = new HelloWorld();
Thread thread = new Thread(helloWorld);
thread.start();
```
3. 线程安全
线程安全是指在多线程环境中,程序仍然能够正确地执行。在 Java 中,有许多因素会影响线程安全,例如共享资源、竞争状态等等。因此,在并发编程中,必须保证每个线程操作的数据是独立的,不会被其他线程修改,以确保程序的正确性和稳定性。
4. 同步机制
为了保证线程安全,Java 提供了许多同步机制,例如 synchronized 关键字、volatile 关键字、ReentrantLock 机制等等。
synchronized 是 Java 中最基本的同步机制,它可以用于方法或代码块,确保同一时间只有一个线程能够访问同步块,从而保证多个线程对共享资源的访问顺序以及安全性。例如:
```java
public class Counter {
private int count = 0;
public synchronized void increase(){
count++;
}
}
```
在上面的例子中,通过 synchronized 关键字保证了 increase 方法的线程安全性。
5. 线程池
线程池是实现并发编程的一种优化方式。线程池通过复用线程来避免线程的创建和销毁带来的性能损耗,从而提高程序的运行效率。Java 中的线程池由 Executors 工具类提供,例如:
```java
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
```
上面的代码会创建一个固定线程数为 10 的线程池。当需要执行任务时,只需要将任务提交到线程池中即可:
```java
executorService.submit(new Task());
```
6. volatile 关键字
volatile 关键字用于确保多个线程之间对同一变量的访问是可见的。当一个变量被声明为 volatile 时,Java 虚拟机保证每个线程可以看到这个变量的最新值,从而确保了多个线程之间的同步。
例如,下面的代码用于在多个线程之间共享一个计数器变量:
```java
public class Counter {
private volatile int count = 0;
public void increase(){
count++;
}
}
```
在上面的代码中,将 count 变量声明为 volatile 可以确保多个线程之间对 count 计数器的访问是一致的。
7. 死锁
死锁是并发编程的一个重要问题,当多个线程之间相互依赖,并且每个线程都在等待另一个线程释放锁时,就会发生死锁。为了避免死锁,应该尽量减少线程之间的依赖性,以及在使用锁时注意锁的粒度。
例如,下面的代码演示了死锁的情况:
```java
public class DeadLock {
private Object obj1 = new Object();
private Object obj2 = new Object();
public void method1() {
synchronized(obj1) {
synchronized(obj2) {
// doSomething
}
}
}
public void method2() {
synchronized(obj2) {
synchronized(obj1) {
// doSomething
}
}
}
}
```
在上面的代码中,当线程 A 调用 method1() 方法并获取 obj1 锁之后,线程 B 调用 method2() 方法并获取 obj2 锁。此时,线程 A 在等待 obj2 锁的释放,而线程 B 在等待 obj1 锁的释放,从而导致了死锁的发生。
8. 总结
以上就是 Java 并发编程实战中的基础知识,除此之外还有许多高级的并发编程技术,例如多线程间的通信、CAS 原理、信号量机制等等。在实际应用中,需要根据具体场景选择合适的并发编程技术,以确保代码的性能、可扩展性以及线程安全性。
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