Java多线程
2025-04-03 12:19:44 0 举报
AI智能生成
在Java中,多线程编程是通过java.lang.Thread类或者实现了java.lang.Runnable接口的类来实现的。Thread类和Runnable接口是Java并发API的核心部分。通过继承Thread类或实现Runnable接口,开发者可以定义线程的任务,然后创建并启动线程执行这些任务。 Java提供了丰富的多线程编程模型特性,包括线程同步机制,如synchronized关键字和显式锁,以管理对共享资源的访问,确保线程安全。此外,为了进一步简化并行编程,Java提供了一套高级并发API,位于java.util.concurrent包中,其中的Executor框架允许将任务的提交与任务执行的机制分离,而并发集合如ConcurrentHashMap和AtomicInteger提供高度并发的数据结构。 在Java 5及以上版本中,还引入了注解@ThreadSafe,用于标记线程安全的类和方法,这不仅提高了代码的可读性,而且是一个强烈推荐的编程规范。使用Java多线程时,通常需要考虑线程间的协调和通信,以及如何有效地利用系统资源,避免死锁和资源竞争带来的问题。 描述一个使用Java多线程的程序时,通常会强调它能够在多核处理器上同时执行多个线程,提高程序的执行效率,尤其是对于涉及I/O操作或者复杂计算的场景。这样的程序通常以“.java”为文件类型,可以使用public和static等修饰语来定义静态的执行方法。
作者其他创作
大纲/内容
线程基础
线程概念
进程中的执行单元
能够独立执行任务
创建线程
继承Thread类
重写run方法
调用start方法启动线程
实现Runnable接口
实现run方法
创建Thread实例并传入Runnable对象
调用Thread的start方法
线程状态
新建(New
就绪(Runnable
运行(Running
阻塞(Blocked
等待(Waiting
超时等待(Timed Waiting
终止(Terminated
线程同步
同步机制
synchronized关键字
修饰方法
锁定当前对象
修饰代码块
指定锁对象
Lock接口
ReentrantLock类
显式锁操作
尝试获取锁
死锁
定义
多个线程相互等待对方释放锁
避免死锁
锁顺序一致
锁超时机制
线程通信
wait/notify机制
wait方法
使线程等待
notify方法
唤醒等待线程
notifyAll方法
唤醒所有等待线程
线程池
线程池概念
复用线程
减少资源消耗
线程池实现
Executor框架
Executor接口
执行Runnable任务
ExecutorService接口
管理线程池生命周期
ThreadPoolExecutor类
核心线程数
最大线程数
工作队列
线程工厂
拒绝策略
线程池配置
根据任务类型配置
CPU密集型
IO密集型
性能调优
调整线程数
监控线程池状态
并发工具类
CountDownLatch
倒计时门闩
等待多个线程完成
CyclicBarrier
循环栅栏
等待一组线程到达某个点后同时执行
Semaphore
信号量
控制同时访问资源的线程数量
Phaser
阶段性同步器
多阶段任务同步
并发集合
ConcurrentHashMap
线程安全的HashMap
分段锁机制
CopyOnWriteArrayList
写时复制ArrayList
读多写少场景下性能较好
BlockingQueue
阻塞队列
生产者消费者模式
ArrayBlockingQueue
LinkedBlockingQueue
PriorityBlockingQueue
Java内存模型
原子性
保证操作的不可分割性
可见性
保证一个线程修改的变量对其他线程立即可见
有序性
程序代码的执行顺序可能与编写顺序不同
happens-before原则
定义了哪些操作必须在其他操作之前执行
Java并发API
java.util.concurrent包
提供了大量并发工具和集合
java.util.concurrent.atomic包
提供了原子操作类
java.util.concurrentlocks包
提供了高级的锁机制
java.util.concurrent.executor包
提供了线程池的实现
并发编程问题
竞态条件
多个线程同时访问和修改共享数据
活跃性问题
死锁、饥饿、活锁
性能问题
上下文切换开销
锁竞争
可伸缩性问题
线程数量增加导致性能下降
并发设计模式
生产者-消费者模式
解耦生产和消费过程
读写锁模式
优化读多写少场景的性能
工作者模式
分解任务到多个线程执行
保护性暂停模式
等待一个或多个线程完成
并发调试与优化
线程转储分析
获取线程运行时信息
性能监控工具
JConsole
VisualVM
优化策略
减少锁的粒度
使用并发集合
避免不必要的同步
使用局部变量
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