引言
在多核CPU时代，并发编程已成为提升应用程序性能的关键技术。Java作为一门广泛使用的编程语言，提供了强大的并发编程支持。本文将深入解析Java并发编程的核心概念、常用工具和实战技巧，帮助读者轻松掌握多线程核心技术。
Java并发编程基础
线程与进程
线程
线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位，它被包含在进程之中，是进程中的实际运作单位。每个线程都有自己独立的栈空间，但共享进程中的堆内存和其他资源。相较于进程，线程的创建和切换开销更小，因此在需要同时执行多个任务时，多线程成为了一种高效的选择。
进程
进程是操作系统进行资源分配和调度的基本单位，拥有独立的内存空间。进程中的线程共享进程的内存空间，但每个线程都有自己的堆栈和局部变量。
Java中的线程实现
Java提供了两种创建线程的方式：继承Thread类和实现Runnable接口。
继承Thread类
public class MyThread extends Thread {
@Override
public void run() {
System.out.println("Thread is running.");
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
MyThread thread = new MyThread();
thread.start();
}
}
实现Runnable接口
public class MyRunnable implements Runnable {
@Override
public void run() {
System.out.println("Thread is running.");
}
}
public class Main {
public static void main(String[] args) {
Thread thread = new Thread(new MyRunnable());
thread.start();
}
}
Java 5之后，推荐使用java.util.concurrent包中的线程执行工具，如ExecutorService，来管理线程的创建和执行。
线程的生命周期
线程的生命周期包括以下状态：
- 新建（New）：线程被创建但尚未启动。
- 就绪（Runnable）：线程已经启动，正在等待CPU分配时间片。
- 运行（Running）：线程获得CPU时间片正在运行。
- 阻塞（Blocked）：线程因为某些原因放弃CPU使用权，暂时停止运行。
- 等待（Waiting）：线程等待某个条件的发生，不能被CPU调度执行。
- 超时等待（Timed Waiting）：线程在指定时间内等待某个条件发生。
- 终止（Terminated）：线程结束生命。
Java并发工具包
Java提供了丰富的并发工具包，包括：
- 线程池（ThreadPoolExecutor、ExecutorService）
- 并发集合（ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList）
- 锁（ReentrantLock、ReadWriteLock）
- 原子变量（AtomicInteger、AtomicLong）
实战案例
以下是一个使用线程池和并发集合的实战案例：
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(3);
ConcurrentHashMap<String, String> map = new ConcurrentHashMap<>();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
int finalI = i;
executor.submit(() -> {
map.put("key" + finalI, "value" + finalI);
});
}
executor.shutdown();
while (!executor.isTerminated()) {
// 等待线程池中的所有线程执行完毕
}
System.out.println("ConcurrentHashMap size: " + map.size());
}
}
总结
本文深入解析了Java并发编程的核心概念、常用工具和实战技巧，帮助读者轻松掌握多线程核心技术。通过本文的学习，读者可以更好地利用Java并发编程技术，提升应用程序的性能和响应速度。