java线程
多线程编程是 Java 中的重要特性之一,它允许一个程序同时执行多个任务。以下是关于 Java 多线程编程的一些关键知识点:
1. 线程的基本概念
- 线程(Thread):线程是操作系统能够进行运算调度的最小单位。Java 中的每个应用至少有一个线程,即主(main)线程。
- 进程(Process):进程是一个独立运行的应用程序实例,拥有自己独立的地址空间和系统资源。
2. 创建线程的方式
- 继承 Thread 类:通过创建
Thread
类的子类并重写其run()
方法来定义线程的行为。 - 实现 Runnable 接口:让某个类实现
Runnable
接口,并实现run()
方法。然后将该对象作为参数传递给Thread
类的构造函数。 - 实现 Callable 接口:与
Runnable
类似,但是Callable
可以返回结果并且可以抛出异常。需要使用FutureTask
来包装Callable
对象,再传递给Thread
。
3. 线程的状态转换
线程在其生命周期中有以下几种状态:
- 新建(New)
- 就绪(Runnable)
- 运行(Running)
- 阻塞(Blocked)
- 死亡(Terminated)
4. 同步机制
- 同步代码块:使用
synchronized
关键字对一段代码加锁,确保同一时刻只有一个线程可以访问这块代码。 - 同步方法:可以在方法声明中使用
synchronized
关键字,这样整个方法都会被同步。 - 显式锁(Lock):如
ReentrantLock
提供了更灵活的锁定机制,例如尝试获取锁、定时等待锁等。 - 原子变量(Atomic Variables):提供了原子操作的类,如
AtomicInteger
,用于在并发环境中安全地更新数值而不需要锁定。
5. 线程通信
- wait() 和 notify()/notifyAll():这些方法用来在线程之间进行协调,通常与
synchronized
结合使用。 - Condition:比传统的
Object
的wait
和notify
更强大,可以有多个条件队列,适用于更复杂的线程间协作场景。
6. 线程池
- Executor 框架:简化了线程管理,提供了一种高级别的方式来启动、管理和控制线程。常用的是
Executors
工厂类提供的静态方法来创建不同类型的线程池。 - FixedThreadPool, CachedThreadPool, ScheduledThreadPool:不同的线程池类型适用于不同的应用场景。
7. 并发集合
- Java 提供了一些专门设计用于并发环境下的集合类,如
ConcurrentHashMap
,CopyOnWriteArrayList
等,它们提供了更好的性能和安全性。
8. volatile 关键字
volatile
可以确保变量的可见性,即当一个线程修改了这个变量的值,新值对于其他线程来说是立即可见的。
9. 并发工具类
- Java 提供了一系列实用工具类来辅助并发编程,如
CountDownLatch
,CyclicBarrier
,Semaphore
等。
10. 并发问题
- 死锁(Deadlock):两个或更多线程互相等待对方持有的锁,导致所有涉及的线程都无法继续执行。
- 活锁(Livelock):线程频繁响应但没有取得进展。
- 饥饿(Starvation):某些线程无法获得所需的资源,长时间无法执行。
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