Java并发编程实战：深入理解多线程和锁机制的10个案例

# 1. Java并发编程基础**

Java并发编程是通过使用多个线程同时执行任务来提高程序性能和响应能力。它涉及到创建和管理线程，以及协调它们之间的交互。并发编程的基础包括：

* **线程：**线程是程序中独立执行的代码单元，它拥有自己的栈和局部变量。
* **线程同步：**为了防止多个线程同时访问共享资源而导致数据不一致，需要使用同步机制来协调它们的访问，例如锁和原子操作。
* **线程通信：**线程之间需要进行通信以交换数据和协调动作，可以使用共享内存、消息传递或管道等方式。

# 2. 多线程编程实战**

多线程编程是并发编程的核心，它允许程序同时执行多个任务，提高程序的效率和响应能力。本章将深入探讨多线程编程的实战技巧，包括线程创建、生命周期、线程同步和通信等方面。

## 2.1 线程创建与生命周期

### 线程创建

在 Java 中，可以通过两种方式创建线程：

1. **继承 Thread 类：**创建自定义线程类，并重写 `run()` 方法。

public class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        // 线程执行的逻辑
    }
}

2. **实现 Runnable 接口：**创建实现了 `Runnable` 接口的类，并通过 `Thread` 类创建线程。

public class MyRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        // 线程执行的逻辑
    }
}

Thread thread = new Thread(new MyRunnable());

### 线程生命周期

线程的生命周期包括以下几个阶段：

- **新建：**线程刚被创建时处于新建状态。
- **就绪：**线程已准备好运行，等待 CPU 调度。
- **运行：**线程正在执行代码。
- **阻塞：**线程因等待资源（如 I/O 操作）而暂停执行。
- **终止：**线程执行完毕或因异常退出。

## 2.2 线程同步与通信

### 2.2.1 锁机制

锁机制是保证多线程并发访问共享资源时的正确性和一致性。Java 中提供了多种锁机制，包括：

- **synchronized 关键字：**用于同步方法或代码块，一次只能有一个线程执行。

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

- **ReentrantLock：**可重入锁，允许一个线程多次获取同一把锁。

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

- **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。

ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();
lock.readLock().lock();
try {
    // 读操作
} finally {
    lock.readLock().unlock();
}

### 2.2.2 原子操作

原子操作是指不可被其他线程打断的单一操作，Java 中提供了 `AtomicInteger`、`AtomicLong` 等原子类来保证并发操作的原子性。

AtomicInteger counter = new AtomicIn