剖析并发编程基石：JUC 知识点的进阶补充

以往知识补充：程序、进程、线程

程序、进程、线程之间的区别

• 程序： 指令和数据的有序集合，其本身没有任何运行的含义，静态概念。
• 进程： 程序的一次执行过程，它是一个动态的概念。是系统资源分配的单位。
• 线程： 一个进程中的一个执行流。一个进程可以包含多个线程，每个线程独立运行。

线程的特征

• 轻量级： 线程比进程轻量，创建和销毁的开销更低。
• 并行性： 多个线程可以并发执行，从而提高程序效率。
• 共享资源： 同一进程中的线程共享内存和文件等资源。

JUC 核心概念

线程同步

线程同步是确保多线程环境下数据一致性和代码执行顺序的手段。JUC 中提供了多种同步机制，包括：

• 锁： 一种排他锁机制，确保一次只有一个线程可以访问共享资源。
• 同步器： 一种更高级别的同步机制，允许线程协作和通信。

并发集合

并发集合是专门设计用于在多线程环境中处理数据的集合类。JUC 中常见的并发集合包括：

• ConcurrentHashMap： 线程安全的哈希表，允许并发读取和写入。
• CopyOnWriteArrayList： 线程安全的列表，在读取时返回数据的副本。

线程池

线程池是一种管理线程资源的机制，允许应用程序创建和管理线程池，以提高线程管理效率和性能。JUC 中提供的线程池类型包括：

• FixedThreadPool： 创建固定数量的线程。
• CachedThreadPool： 创建可伸缩的线程池，根据需要动态调整线程数量。

具体实例

实现线程安全计数器

使用 AtomicInteger 类实现一个线程安全的计数器：

import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

class Counter {
    private AtomicInteger count = new AtomicInteger(0);

    public void increment() {
        count.incrementAndGet();
    }

    public int getCount() {
        return count.get();
    }
}

使用并发集合提高并行性

使用 CopyOnWriteArrayList 提高多线程环境下列表的读取效率：

import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;

class ParallelList {
    private CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<>();

    public void add(String item) {
        list.add(item);
    }

    public List<String> get() {
        return list;
    }
}

优化线程池性能

使用 CachedThreadPool 优化线程池性能，根据需要动态调整线程数量：

import java.util.concurrent.Executors;

class ThreadPoolOptimizer {
    private ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool();

    public void submitTask(Runnable task) {
        threadPool.submit(task);
    }
}

总结

深入掌握 JUC 的核心概念对于编写可靠、可扩展的并发应用程序至关重要。通过理解线程同步、并发集合和线程池的工作原理，开发人员可以充分利用 Java 并发特性，提升程序性能和稳定性。