java并发编程(七)
【摘要】 1. 线程池线程池是一种管理和复用线程的机制，它可以避免频繁创建和销毁线程的开销，提高程序的性能和稳定性。Java提供了Executor框架来支持线程池的实现，常用的实现类有ThreadPoolExecutor和ScheduledThreadPoolExecutor。示例代码：```java// 创建一个固定大小的线程池ExecutorService executor = Executors...
1. 线程池
线程池是一种管理和复用线程的机制，它可以避免频繁创建和销毁线程的开销，提高程序的性能和稳定性。Java提供了Executor框架来支持线程池的实现，常用的实现类有ThreadPoolExecutor和ScheduledThreadPoolExecutor。
示例代码：
```java
// 创建一个固定大小的线程池
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(5);
// 提交任务到线程池
executor.submit(new Runnable() {
@Override
public void run() {
// 执行任务代码
}
});
// 关闭线程池
executor.shutdown();
```
1. 线程间通信
线程间通信是多线程编程中常用的一种机制，它可以使线程之间协调工作，实现数据共享和同步操作。Java提供了多种实现线程间通信的方式，包括wait/notify、Lock/Condition、CountDownLatch、CyclicBarrier等。
示例代码：
```java
// 使用wait/notify实现线程间通信
class MyThread extends Thread {
private Object lock;
public MyThread(Object lock) {
this.lock = lock;
}
public void run() {
synchronized(lock) {
try {
System.out.println("Thread waiting...");
lock.wait();
System.out.println("Thread resumed...");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
Object lock = new Object();
MyThread t = new MyThread(lock);
t.start();
Thread.sleep(1000);
synchronized(lock) {
lock.notify();
}
```
1. 线程安全
线程安全是指在多线程环境下，程序能够正确地处理并发访问共享资源的问题，保证程序的正确性和可靠性。Java提供了多种实现线程安全的方式，包括synchronized关键字、Lock接口、Atomic类、Concurrent包等。
示例代码：
```java
// 使用synchronized实现线程安全
class Counter {
private int value;
public synchronized void increment() {
value++;
}
public int getValue() {
return value;
}
}
Counter c = new Counter();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new Thread(() -> {
for (int j = 0; j < 1000; j++) {
c.increment();
}
}).start();
}
Thread.sleep(1000);
System.out.println(c.getValue());
```
1. 原子操作
原子操作是指一组操作要么全部执行成功，要么全部执行失败，能够保证操作的原子性和可见性。Java提供了多种实现原子操作的类，包括AtomicInteger、AtomicBoolean、AtomicReference等。
示例代码：
```java
// 使用AtomicInteger实现原子操作
AtomicInteger counter = new AtomicInteger();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new Thread(() -> {
for (int j = 0; j < 1000; j++) {
counter.incrementAndGet();
}
}).start();
}
Thread.sleep(1000);
System.out.println(counter.get());
```
1. 并发集合
并发集合是指在多线程环境下能够提供高效、安全、可扩展的数据结构，能够支持并发访问和修改操作。Java提供了多种实现并发集合的类，包括ConcurrentHashMap、ConcurrentSkipListMap、ConcurrentLinkedQueue等。
示例代码：
```java
// 使用ConcurrentHashMap实现并发集合
ConcurrentHashMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new Thread(() -> {
for (int j = 0; j < 1000; j++) {
map.put(UUID.randomUUID().toString(), j);
}
}).start();
}
Thread.sleep(1000);
System.out.println(map.size());
```
1. 锁优化
锁优化是指通过优化锁的使用方式和粒度，来提高程序的性能和可伸缩性。Java提供了多种锁优化技术，包括锁粗化、锁消除、偏向锁、轻量级锁等。
示例代码：
```java
// 使用偏向锁优化锁的使用
class Counter {
private int value;
public void increment() {
synchronized(this) {
value++;
}
}
public int getValue() {
synchronized(this) {
return value;
}
}
}
Counter c = new Counter();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new Thread(() -> {
for (int j = 0; j < 1000; j++) {
c.increment();
}
}).start();
}
Thread.sleep(1000);
System.out.println(c.getValue());
```
1. AQS
AQS（AbstractQueuedSynchronizer）是Java提供的一种用于实现同步器的框架，它提供了一种基于FIFO队列的机制，能够支持独占锁和共享锁两种模式，是Java并发编程中的核心技术之一。
示例代码：
```java
// 使用AQS实现同步器
class MySync extends AbstractQueuedSynchronizer {
protected boolean tryAcquire(int arg) {
return compareAndSetState(0, 1);
}
protected boolean tryRelease(int arg) {
setState(0);
return true;
}
}
MySync sync = new MySync();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new Thread(() -> {
sync.acquire();
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
sync.release();
}).start();
}
```
1. Fork/Join框架
Fork/Join框架是Java提供的一种用于实现分治算法的框架，它能够自动将任务分解成小块，分配给多个线程并行执行，最后将结果合并返回。Fork/Join框架是Java并发编程中的重要组件之一，能够提高程序的性能和可伸缩性。
示例代码：
```java
// 使用Fork/Join框架实现并行计算
class SumTask extends RecursiveTask<Long> {
private static final int THRESHOLD = 10000;
private long[] data;
private int start;
private int end;
public SumTask(long[] data, int start, int end) {
this.data = data;
this.start = start;
this.end = end;
}
protected Long compute() {
if (end - start <= THRESHOLD) {
long sum = 0;
for (int i = start; i < end; i++) {
sum += data[i];
}
return sum;
} else {
int mid = (start + end) / 2;
SumTask left = new SumTask(data, start, mid);
SumTask right = new SumTask(data, mid, end);
left.fork();
right.fork();
return left.join() + right.join();
}
}
}
long[] data = new long[100000];
for (int i = 0; i < data.length; i++) {
data[i] = i;
}
ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool();
SumTask task = new SumTask(data, 0, data.length);
long result = pool.invoke(task);
System.out.println(result);
```
以上是Java并发编程高级知识点的梳理以及代码示例，希望对您有所帮助。
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