Java多线程编程指南

一、Java多线程概述

Java多线程可以提高程序的效率和性能，使得可以同时处理多个任务，这在并发访问数据库、网络编程以及GUI开发等方面十分有用。

在Java中，线程是轻量级的进程，每个线程都有自己的执行栈，互相之间的执行不会相互影响，线程之间通信需要使用同步机制。

Java中的线程有两种实现方式：继承Thread类和实现Runnable接口。实现Runnable接口可以避免单继承的局限性，并且能够更好地实现资源共享。

二、如何创建线程

Java中创建线程有两种方式：

1、继承Thread类：

public class MyThread extends Thread {
    public void run() {
        //线程运行时的代码
    }
}
MyThread thread = new MyThread();
thread.start(); //启动线程

2、实现Runnable接口：

public class MyRunnable implements Runnable {
    public void run() {
        //线程运行时的代码
    }
}
MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();
Thread thread = new Thread(myRunnable);
thread.start(); //启动线程

三、线程同步机制

在多线程环境下，多个线程共享同一个资源时，会出现同一时间多个线程同时访问该资源的情况。这时候就需要使用同步机制来解决资源竞争的问题。

Java提供了多种同步机制，其中包括synchronized关键字和Lock对象等。

synchronized关键字：

public synchronized void method() {
    //需要同步的代码块
}

Lock对象：

Lock lock = new ReentrantLock();
lock.lock();
try {
    //需要同步的代码块
} finally {
    lock.unlock();
}

四、线程通信

Java中的线程通信是通过Object的wait()、notify()和notifyAll()方法实现的。这些方法必须在synchronized块内使用。

wait()方法会使线程进入等待状态，直到其他线程调用该对象的notify()或notifyAll()方法来唤醒该线程。

notify()方法会随机唤醒一个等待该对象的线程，notifyAll()方法会唤醒所有等待该对象的线程。

class ShareObject {
    private boolean isProduced;
    public synchronized void produce() throws InterruptedException {
        while (isProduced) {
            wait();
        }
        //生产代码
        isProduced = true;
        notify();
    }
    public synchronized void consume() throws InterruptedException {
        while (!isProduced) {
            wait();
        }
        //消费代码
        isProduced = false;
        notify();
    }
}

五、线程池

Java中的线程池可以提高线程的使用效率，并且可以对线程进行统一管理。Java中的线程池使用Executor框架实现。

创建一个线程池的步骤包括：创建ExecutorService对象、为ExecutorService对象创建ThreadPoolExecutor对象、向ThreadPoolExecutor对象提交任务。

ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);
for (int i = 0; i < 20; i++) {
    executorService.submit(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            //线程代码
        }
    });
}

六、死锁

死锁是指多个线程持有自己的锁，同时等待其他线程持有的锁。

避免死锁的方法包括：避免使用嵌套锁、避免破坏锁的规则、避免死锁的场景。

class MyRunnable implements Runnable {
    private Object A = new Object();
    private Object B = new Object();
    public void run() {
        synchronized (A) {
            try {
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            synchronized (B) {
                //需要同步的代码块
            }
        }
    }
}