CJava多线程与并发编程实践
2025-04-15 21:19:19 0 举报
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CJava多线程与并发编程实践
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大纲/内容
Java多线程基础
线程的创建与启动
继承Thread类
定义Thread子类
重写run方法
创建子类实例并调用start方法
实现Runnable接口
定义实现Runnable接口的类
实现run方法
创建Runnable实例并传给Thread构造器
创建Thread实例并调用start方法
线程的生命周期
新建状态(New)
线程对象被创建,但尚未启动
就绪状态(Runnable)
调用start方法后,线程进入就绪队列等待CPU调度
运行状态(Running)
获得CPU时间片,执行run方法中的代码
阻塞状态(Blocked)
等待监视器锁或调用sleep、wait等方法
死亡状态(Terminated)
run方法执行完毕或因异常退出
线程同步
同步代码块
使用synchronized关键字
指定锁对象
确保同一时刻只有一个线程执行代码块
同步方法
在方法声明中使用synchronized关键字
方法所属对象作为锁
死锁
多个线程互相等待对方释放锁
可能导致程序挂起
Java并发工具类
java.util.concurrent包
Executor框架
任务与执行策略分离
简化多线程编程
提供线程池实现
锁机制
ReentrantLock
可重入锁
提供公平锁和非公平锁
ReadWriteLock
读写锁
允许多个读操作同时进行
原子变量
AtomicInteger
线程安全的int操作
AtomicReference
线程安全的对象引用操作
同步器
Semaphore
信号量控制
限制访问资源的线程数量
CountDownLatch
倒计时门栓
等待多个线程完成操作
CyclicBarrier
循环栅栏
多个线程相互等待达到某个点后继续执行
并发集合
ConcurrentHashMap
线程安全的HashMap
分段锁技术提高并发性能
CopyOnWriteArrayList
写时复制ArrayList
读操作无锁,写操作复制底层数组
BlockingQueue
阻塞队列
线程安全的队列接口
支持多生产者和多消费者模式
Java并发编程高级特性
线程池
ThreadPoolExecutor
灵活的线程池实现
核心线程数、最大线程数、存活时间等参数配置
ScheduledThreadPoolExecutor
支持定时或周期性任务的线程池
ForkJoinPool
适用于执行可以并行处理的任务
工作窃取算法提高效率
并发控制
volatile关键字
保证变量的可见性
禁止指令重排序优化
final关键字
确保对象引用不变
确保对象状态不变
并发设计模式
生产者-消费者模式
解耦生产和消费过程
使用阻塞队列实现
读写锁模式
提高读操作的并发性
写操作独占锁
Future模式
异步计算结果
通过Future接口获取计算结果
Java并发编程实践问题与解决方案
线程安全问题
共享资源的同步访问
确保对共享资源的访问是原子的或同步的
避免竞态条件
通过同步机制控制访问顺序
性能优化
减少锁的粒度
使用细粒度锁提高并发性能
避免不必要的同步
减少同步代码块的范围
死锁预防与诊断
死锁预防
破坏死锁的四个必要条件之一
死锁诊断
使用jstack等工具分析线程堆栈信息
线程池的合理配置
根据任务类型和系统资源合理配置线程池参数
避免资源耗尽或线程过多导致的性能问题
异常处理
合理捕获和处理线程中的异常
避免异常导致线程终止而影响程序稳定性
测试与调试
编写多线程测试用例
确保并发代码的正确性
使用调试工具
分析线程状态和性能瓶颈
Java并发编程最佳实践
代码简洁性
避免过度同步
只在必要时使用同步
使用并发工具类
利用现成的并发解决方案
性能考量
合理选择线程数量
避免过多或过少线程带来的性能问题
使用无锁编程技术
如原子变量和非阻塞算法
可维护性
编写清晰的并发代码
注释和文档说明并发逻辑
遵循编码规范
减少并发编程中的错误和复杂性
安全性
确保线程安全
保护共享资源和数据一致性
防止安全漏洞
如时间攻击和资源耗尽攻击
资源管理
合理管理线程生命周期
优雅地关闭线程和线程池
避免资源泄露
确保所有资源都被正确释放
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