Java并发编程

Java并发编程是指如何能够同时处理多个任务并且在多个线程之间共享资源，是Java开发中非常重要的一块内容。在Java发展的历史中，随着多核处理器的兴起和JVM虚拟机的优化，Java并发编程也越来越受到重视。在这篇文章中，我们将从多个方面来探讨Java并发编程。

一、并发基础

在探讨Java并发编程之前，我们需要了解一些并发的基础知识。并发是指多个任务在同一时间段内执行，这些任务可能在同一个处理器核心上交替执行，也可能在多核处理器上真正同时执行。Java并发编程主要关注的是多线程并发编程。 Java中实现多线程的方式有两种，一种是继承Thread类来创建线程，另一种是实现Runnable接口来创建线程。使用继承Thread类的方式可以重写run()方法，使用实现Runnable接口的方式需要实现run()方法。使用实现Runnable接口的方式可以实现多继承，而使用继承Thread类的方式只有单继承，因此实现Runnable接口是更加灵活的方式。 下面是使用Runnable接口创建线程的示例代码：

public class MyRunnable implements Runnable {
    public void run() {
        // 线程执行的代码
    }

    public static void main(String[] args) {
        Thread t = new Thread(new MyRunnable());
        t.start();
    }
}

二、多线程并发控制

在Java并发编程中，由于多个线程同时访问共享变量，可能会导致数据不一致等问题。因此，我们需要用到多线程并发控制的技术来保证线程安全。Java提供了两种主要的并发控制技术，即同步和锁。 同步是指在多个线程之间协调对共享变量的访问，实现线程间的互斥访问。在Java中，我们可以使用synchronized关键字来实现同步。synchronized关键字可以用来修饰方法和代码块，用来保证在同一时间只有一个线程可以访问共享资源。下面是使用synchronized关键字实现同步的示例代码：

public class Counter {
    private int count = 0;

    public synchronized void add() {
        count++;
    }

    public synchronized int get() {
        return count;
    }
}

锁是指在同步的基础上，引入了锁机制来实现对共享变量的互斥访问。在Java中，我们可以使用ReentrantLock类来实现锁。ReentrantLock是可重入锁，可以重复获取锁，一次释放多次获取锁，因此可以实现更加复杂的线程同步。 下面是使用ReentrantLock类实现锁的示例代码：

public class Counter {
    private int count = 0;
    private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    public void add() {
        lock.lock();
        try {
            count++;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public int get() {
        lock.lock();
        try {
            return count;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

三、线程池

线程池是指预先创建一定数量的线程放入池中，需要时从池中取出线程使用，执行完后将线程归还给池。线程池的好处在于避免了频繁创建和销毁线程的开销，提高了程序的性能。 在Java中，我们可以使用ThreadPoolExecutor类来实现线程池。ThreadPoolExecutor类是Java中自带的线程池实现，提供了设置线程池大小、任务队列等参数的方法，可以实现灵活的线程池控制。 下面是使用ThreadPoolExecutor类实现线程池的示例代码：

public class MyTask implements Runnable {
    private String name;

    public MyTask(String name) {
        this.name = name;
    }

    public void run() {
        // 任务执行的代码
    }
}

public class ThreadPoolTest {
    public static void main(String[] args) {
        ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(5, 10, 60, TimeUnit.SECONDS, new ArrayBlockingQueue(10));
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            executor.execute(new MyTask("Task " + i));
        }
        executor.shutdown();
    }
}

  

四、等待通知机制

等待通知机制是指多个线程间的一种同步机制，用于协调线程之间的执行顺序。等待通知机制的核心是wait()和notify()方法。wait()方法将当前线程置于等待状态，直到其它线程通知后才继续执行；notify()方法用于通知其它线程可以继续执行。 在Java中，我们可以使用synchronized关键字实现等待通知机制。等待通知机制可以用于实现生产者-消费者模型、读写锁等场景。 下面是使用等待通知机制实现生产者-消费者模型的示例代码：

public class MyQueue {
    private List