Java并发编程笔记:线程基础、并发工具与ConcurrentHashMap解析
"并发编程笔记20190526.docx" 并发编程是现代计算机科学中的核心概念,尤其在Java这样的多线程环境中,理解并发编程的基础和高级工具至关重要。这份笔记详细介绍了线程基础、线程间的共享和协作,以及Java中的线程并发工具类,并深入探讨了并发容器,特别是ConcurrentHashMap的实现,还涉及到了性能测试的JMH框架。 首先,笔记阐述了线程基础,包括进程和线程的概念,它们是操作系统资源分配的基本单位。CPU核心数与线程数的关系影响着并发执行的能力。并行和并发的区别在于是否真正同时执行,而多线程编程需要注意避免竞态条件、死锁等问题。 在Java中,线程的启动通常通过Thread类或实现Runnable接口完成,线程的中止则需谨慎处理,防止资源泄露。ThreadLocal则提供线程局部变量,使得每个线程拥有独立的变量副本,避免了线程间的数据冲突。 线程间的共享和协作是并发编程的核心。共享可通过全局变量实现,但容易引发问题,因此常常使用同步机制,如synchronized关键字。ThreadLocal则提供了线程安全的局部变量。线程间的协作常通过各种并发工具类实现,如CountDownLatch用于同步多个线程,CyclicBarrier用于等待所有线程到达某个点再继续,Semaphore控制并发访问数量,而Future和FutureTask则用于获取异步任务的结果。 Fork/Join框架是一种高效处理大任务的工具,基于工作窃取算法和分而治之策略,能将大任务拆分成小任务并行执行。AQS(AbstractQueuedSynchronizer)是Java并发库的核心,它定义了两种资源共享方式,并提供了锁和条件的抽象,支持锁的可重入特性。 在并发容器部分,笔记详细分析了ConcurrentHashMap。JDK1.7中,ConcurrentHashMap采用分段锁机制,以提高并发性能。JDK1.8则引入了更高效的节点链表和红黑树结构,优化了插入、删除和查找操作。除了ConcurrentHashMap,还有其他并发容器如ConcurrentSkipListMap和ConcurrentSkipListSet,以及实现写时复制的CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet等。 最后,JMH(Java Microbenchmark Harness)性能测试框架被介绍,它提供了评估代码性能的标准化方法,包括环境搭建、执行测试、基本概念和各种注解与选项的使用。 这份笔记涵盖了并发编程的关键知识点,从基础到进阶,对于理解和实践Java并发编程具有很高的参考价值。
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