Java多线程编程实战指南

"Java多线程编程经验" Java多线程编程是开发高效并发应用程序的关键技术，尤其在当今多核处理器普遍存在的环境下。本资源详细介绍了Java中的线程概念、原理以及实践经验，旨在帮助Java开发者深入理解并熟练掌握多线程编程。 一、线程与进程基础 1. **线程与进程的区别**：进程是操作系统资源分配的基本单位，每个进程都有独立的内存空间。线程是执行单元，是进程内部的子任务，它们共享进程的内存资源。在Java中，线程之间的切换比进程更快，因为它们不涉及内存空间的切换。 2. **并发执行**：虽然我们感觉多个线程是“同时”运行的，实际上操作系统通过时间片轮转的方式实现了线程的并发执行，给人一种同时进行的错觉。 二、Java中的线程 1. **创建线程**：Java提供了两种创建线程的方式，即继承Thread类或实现Runnable接口。Thread类实例是一个对象，拥有变量和方法，而线程的执行则由start()方法触发。 2. **线程栈与变量**：每个线程都有自己的调用栈，用于存储方法调用的信息。线程间的局部变量互不影响，但共享数据需要特殊处理以防止数据竞争。 3. **主线程与用户线程**：Java应用程序从main()方法所在的主线程开始执行，还可以创建额外的用户线程。当所有用户线程结束时，如果仍有守护线程（如垃圾收集线程）在运行，程序不会立即终止。 三、线程状态转换 Java线程有五种状态：新建、就绪、运行、阻塞和死亡。线程可以通过start()、sleep()、join()、wait()、notify()等方法在这些状态间转换。 四、线程同步与锁 1. **同步方法**：使用synchronized关键字对方法或代码块进行同步，确保同一时间只有一个线程能访问特定的代码。 2. **同步块**：更细粒度的控制，只锁定必要的代码区域，减少锁的竞争。 3. **死锁**：多个线程相互等待对方释放资源，导致都无法继续执行的情况，需要避免。 五、线程调度 1. **线程休眠**：通过Thread.sleep()方法让线程暂停指定时间，然后重新进入可运行状态。 2. **线程优先级**：Java线程有优先级，但实际调度还取决于操作系统的策略。 3. **线程让步**：线程通过yield()方法自愿让出CPU使用权，可能让其他线程有机会运行。 4. **守护线程**：不阻止程序退出的线程，如后台服务线程。 六、高级特性 1. **线程池**：通过ExecutorService管理线程，提高系统效率，避免频繁创建和销毁线程。 2. **有返回值的线程**：Future和Callable接口支持从线程中获取返回值。 3. **锁机制**：包括ReentrantLock、读写锁、条件变量等，提供了更灵活的同步控制。 4. **并发工具**：如Semaphore（信号量）、BlockingQueue（阻塞队列）、BlockingStack（阻塞栈）等，简化并发编程。 七、总结 Java多线程编程涉及到许多方面，从基础知识到高级特性的使用，都需要深入理解和实践。正确地管理线程并有效利用并发能力，能够提升程序的性能和响应性，是每个Java开发者必备的技能。