Java并发编程实战：多线程与多进程的深入剖析，提升程序并发能力

# 1. Java并发编程概述**

并发编程是计算机科学中一种重要的技术，它允许程序同时执行多个任务。Java并发编程提供了丰富的API和特性，使开发人员能够创建高效且可扩展的并发应用程序。

在本章中，我们将介绍Java并发编程的基本概念，包括：

* **并发和并行：**并发和并行之间的区别，以及它们在Java中的实现方式。
* **线程：**线程的概念、生命周期和管理。
* **进程：**进程的概念、生命周期和管理。
* **线程同步：**线程同步的重要性，以及Java中实现线程同步的机制，如锁和同步器。
* **线程通信：**线程通信的重要性，以及Java中实现线程通信的机制，如共享内存和消息传递。

# 2. Java多线程编程**

**2.1 线程基础**

**2.1.1 线程创建与生命周期**

线程是Java并发编程的基础，它代表着程序中执行的独立任务。线程创建可以通过`Thread`类或`Runnable`接口实现。

// 通过 Thread 类创建线程
Thread thread = new Thread(() -> {
    // 线程执行的代码
});

// 通过 Runnable 接口创建线程
Runnable runnable = () -> {
    // 线程执行的代码
};
Thread thread = new Thread(runnable);

线程的生命周期包括以下几个阶段：

- **新建（New）：**线程被创建，但尚未启动。
- **可运行（Runnable）：**线程已启动，等待CPU执行。
- **运行（Running）：**线程正在CPU上执行。
- **阻塞（Blocked）：**线程因等待资源（如I/O操作）而暂停执行。
- **终止（Terminated）：**线程执行完成或被中断。

**2.1.2 线程同步与通信**

线程同步是确保多个线程同时访问共享资源时的一致性。Java提供了多种同步机制，包括：

- **锁（Lock）：**一种同步原语，允许线程独占访问共享资源。
- **同步方法：**使用`synchronized`关键字标记的方法，在方法执行期间对对象加锁。
- **volatile 变量：**一种特殊类型的变量，可确保多个线程间可见性。

线程通信是指线程之间传递信息和数据。Java提供了以下通信机制：

- **wait() 和 notify() 方法：**允许线程等待其他线程通知其继续执行。
- **Condition 对象：**一种更高级的通信机制，提供更灵活的等待和通知功能。
- **消息队列：**一种数据结构，允许线程将消息发送到队列，其他线程可以从队列中接收消息。

**2.2 线程池与线程管理**

**2.2.1 线程池的概念与实现**

线程池是一种管理线程的机制，它可以避免频繁创建和销毁线程的开销。线程池由一组固定数量的线程组成，这些线程可以重复使用。

// 创建一个固定大小的线程池
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);

// 向线程池提交任务
executorService.submit(() -> {
    // 任务执行的代码
});

**2.2.2 线程管理策略与优化**

线程管理策略决定了线程池如何分配和管理线程。常见的策略包括：

- **FIFO（先进先出）：**