Java并发编程实战:核心概念与技巧解析
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更新于2024-07-29
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Java并发程序设计是Java开发中的重要领域,尤其在多核处理器和分布式系统广泛使用的今天,理解和掌握并发编程技术显得尤为重要。以下是对给定文件中提到的一些关键知识点的详细解释:
1. **设置线程名称**:给线程设置名称有助于在调试和监控时识别线程的用途。可以使用`Thread.setName()`方法或者在创建线程时传入名称参数。
2. **响应中断**:Java线程支持中断机制,通过`Thread.interrupt()`方法发送中断信号,而线程内部可以通过`Thread.isInterrupted()`或`InterruptedException`异常来检查和处理中断状态。
3. **ThreadLocal**:ThreadLocal是一个线程局部变量,每个线程都有一份独立的副本,避免了线程间的数据共享和同步问题。
4. **ExecutorService和Future**:ExecutorService是Java并发包中的核心接口,用于管理和控制线程执行。Future接口则代表异步计算的结果,可以检查任务是否完成,获取结果,或者取消任务。
5. **阻塞队列**:如`BlockingQueue`,提供了`put`、`take`、`offer`和`poll`等操作,能够在多线程环境下实现高效的数据传递。`put`和`take`会阻塞直到队列有空间或数据可用,而`offer`和`poll`是非阻塞操作,当队列满或空时立即返回。
6. **线程间的协调手段**:
- **Lock**:提供比synchronized更细粒度的锁控制,如ReentrantLock,支持公平/非公平获取锁,以及可中断锁等待和尝试获取锁。
- **Condition**:Lock的一部分,用于线程间的条件等待,可以创建多个条件,使得线程等待特定条件满足后才继续执行。
- **wait(), notify(), notifyAll()**:这些方法在synchronized块中使用,用于线程间通信和协作,唤醒等待的线程。
7. **Lock-free编程**:使用原子操作(如Atomic类)和CAS(Compare and Swap)避免锁竞争,提高并发性能。如`AtomicInteger`,`ConcurrentHashMap.putIfAbsent()`以及`CopyOnWriteArrayList`。
8. **并发流程控制**:
- **CountDownLatch**:允许一个或多个线程等待其他线程完成操作,常用于并发测试或协调多线程启动。
- **CyclicBarrier**:允许多个线程等待所有线程到达屏障点后再继续执行,常用于并发竞赛或同步任务。
9. **定时器**:`ScheduledExecutorService`可以定时执行任务,而`TimerWheel`是一种更高效的大规模定时任务调度机制,适用于大量定时任务的场景。
10. **并发三大定律**:
- **Amdahl定律**:指出并行化能带来的性能提升受到串行部分的制约。
- **Gustafson定律**:认为并行化能显著提升总体性能,尤其是处理大量小任务时。
- **Sun-Ni定律**:强调了并行计算的软件设计原则,包括任务和数据并行性,以及局部性和通信效率。
11. **并发编程的业界发展**:如GPGPU(通用图形处理单元)和OpenCL(开放计算语言)等技术,扩展了并行计算的边界,使得高性能计算和深度学习等领域有了更大的发展空间。
12. **复习题**:学习过程中应重点回顾和解答,以巩固所学知识。
学习Java并发程序设计需要深入理解上述知识点,并结合实际项目经验进行实践,才能编写出高效、稳定的并发代码。
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allanouyang
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