Java并发编程实战指南：从理论到实践，掌握并发编程技巧

# 1. Java并发编程概述**

并发编程是一种编程范式，它允许多个任务同时执行。它在现代软件开发中至关重要，因为它可以提高应用程序的性能和响应能力。

Java并发编程提供了一组丰富的API，使开发人员能够创建和管理并发应用程序。这些API包括线程、同步机制和并发集合。通过使用这些API，开发人员可以创建可扩展、高性能的应用程序，这些应用程序可以充分利用多核处理器的优势。

并发编程也带来了一系列挑战，例如线程安全、死锁和竞态条件。为了克服这些挑战，开发人员必须了解并发编程的基本原理，并采用适当的编程实践。

# 2. 并发编程理论基础

### 2.1 并发与并行

**并发：**指两个或多个任务在同一时间段内执行，但这些任务并不一定同时执行，它们可能交替执行或同时执行。

**并行：**指两个或多个任务真正同时执行，它们在同一时刻占用不同的处理单元。

### 2.2 线程与进程

**线程：**是进程中的一个执行单元，它拥有自己的执行栈和程序计数器，与其他线程共享进程的内存空间。

**进程：**是操作系统分配资源的基本单位，它拥有自己的独立内存空间，可以包含多个线程。

**线程与进程的区别：**

| 特征 | 线程 | 进程 |
|---|---|---|
| 内存空间 | 共享 | 独立 |
| 资源分配 | 轻量级 | 重量级 |
| 调度 | 由操作系统调度 | 由操作系统调度 |
| 创建和销毁 | 较快 | 较慢 |

### 2.3 同步与互斥

**同步：**指多个线程协同工作，确保它们以正确的顺序执行，避免数据竞争和不一致。

**互斥：**指同一时刻只能有一个线程访问共享资源，防止多个线程同时修改共享数据。

**同步机制：**

* 锁
* 原子操作
* 条件变量

**互斥机制：**

* 互斥锁
* 信号量

# 3. Java并发编程实践**

### 3.1 线程创建与管理

**线程创建**

Java中创建线程有两种方式：

* **继承Thread类：**创建一个继承自Thread类的子类，并重写run()方法。
* **实现Runnable接口：**创建一个实现Runnable接口的类，并实现run()方法。

**代码块：**

// 继承Thread类创建线程
public class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        // 线程执行的代码
    }
}

// 实现Runnable接口创建线程
public class MyRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        // 线程执行的代码
    }
}

**线程管理**

创建线程后，可以使用以下方法进行管理：

* **start()：**启动线程。
* **join()：**等待线程执行完毕。
* **sleep()：**让线程休眠指定时间。
* **yield()：**让线程让出CPU时间片，给其他线程执行机会。

**代码块：**

// 启动线程
MyThread thread = new MyThread();
thread.start();

// 等待线程执行完毕
thread.join();

// 让线程休眠1秒
Thread.sleep(1000);

// 让线程让出CPU时间片
Thread.yield();

### 3.2 同步机制

**锁**

锁是一种同步机制，用于保证对共享资源的互斥访问。Java中常见的锁有：

* **synchronized关键字：**修饰方法或代码块，保证同一时刻只有一个线程能执行。
* **ReentrantLock：**可重入锁，允许同一线程多次获取同一把锁。
* **ReadWriteLock：**读写锁，允许多个线程同时读共享资源，但只能有一个线程写共享资源。

**代码块：**

// synchronized关键字
public synchronized void method() {
    // 同步代码
}

// ReentrantLock
ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
lock.lock();
try {
    // 同步代码
} finally {
    lock.unlock();
}

// Re