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JavaGuide 知识点整理：并发进阶知识点（上）
后端
2024-02-04 23:28:27
深入浅出 Java 并发编程：上篇
在计算机世界浩瀚的海洋中，并发性犹如一股不可忽视的暗流，悄然却强劲地推动着程序性能的提升。并发编程，即同时处理多个任务的能力，已经成为 Java 开发者必备的技能。
并发编程概述
并发编程是一种编程范式，允许多个任务或线程同时执行。在 Java 中，线程是并发编程的基本单位，它代表着程序执行的一个独立路径。创建和管理多个线程，我们可以让程序同时处理不同的任务，从而提高整体效率。
线程同步
当多个线程访问共享资源时，线程同步至关重要。它确保了数据一致性和避免竞争条件。Java 提供多种同步机制，包括：
- **synchronized ** 添加 synchronized 到方法或代码块，确保任意时刻只有一个线程执行该代码。
- 锁： 锁是一种更细粒度的同步机制，可以更精细地控制共享资源的访问。Java 提供多种锁实现，如 ReentrantLock 和 StampedLock。
- 原子类： 原子类是一类特殊的数据类型，保证了对其变量的读写操作是原子的，即要么完全执行，要么完全不执行。
volatile 关键字
volatile 关键字是一种特殊关键字，用于修饰变量。它确保了对该变量的修改能够被所有线程立即看到。这对于在多线程环境下共享变量非常有用，因为它可以防止线程读取到过时的变量值。
并发编程最佳实践
为了编写高效、可靠的并发代码，请遵循以下最佳实践：
- 避免死锁： 死锁是指两个或多个线程相互等待对方释放资源，导致所有线程都无法继续执行。
- 最小化锁的使用： 锁会带来额外的开销，因此应尽量减少其使用。
- 使用非阻塞数据结构： 非阻塞数据结构可以避免锁的使用，从而提高并发性能。
- 正确处理异常： 在并发环境中，异常处理尤为重要，因为一个线程中的异常可能会影响其他线程。
总结
并发编程是 Java 开发中不可或缺的一部分。通过理解并应用并发编程的原理和最佳实践，我们可以编写出高效、可靠的多线程应用程序。
代码示例
// 创建一个线程
Thread thread = new Thread(() -> {
// 线程代码
});
// 启动线程
thread.start();
// 使用 synchronized 同步访问共享资源
synchronized (sharedResource) {
// 共享资源代码
}
// 使用 ReentrantLock 同步访问共享资源
ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
lock.lock();
try {
// 共享资源代码
} finally {
lock.unlock();
}
// 使用原子类更新变量
AtomicInteger counter = new AtomicInteger(0);
counter.incrementAndGet();
常见问题解答
-
并发编程与并行编程有什么区别？
- 并行编程使用多个处理器或计算机内核同时执行任务，而并发编程允许多个任务在单个处理器上交替执行。
-
Java 中的并发异常有哪些？
- InterruptedException、ExecutionException 和 TimeoutException。
-
什么是线程池？
- 线程池是一个预先创建和管理线程的集合，它可以提高线程创建和销毁的效率。
-
如何提高并发程序的性能？
- 使用非阻塞数据结构、最小化锁的使用、避免死锁和正确处理异常。
-
什么是 Java 内存模型？
- Java 内存模型是一套规则，它定义了多线程环境中变量如何被读取和写入。
