Java多线程并发实战指南

"深入理解Java多线程开发技术" 在Java编程中，多线程是一种重要的概念，它允许程序同时执行多个任务，从而提高系统效率和响应速度。在现代计算机系统中，多核处理器的普及使得多线程成为充分利用硬件资源的关键技术。 1. **什么是多线程** 线程是程序中的执行单元，每个线程都有自己的程序计数器、栈、局部变量等，但它们共享同一块内存空间，即堆和静态变量。在单线程程序中，所有任务按照一定的顺序依次执行；而在多线程程序中，多个任务可以并行执行，提高程序的运行效率。 2. **为什么要使用多线程** 使用多线程的主要原因是为了提高CPU的利用率和优化程序性能。例如，当一个线程在执行I/O操作（如读取文件或网络通信）时，CPU通常会处于空闲状态。通过创建多线程，CPU可以在等待I/O操作完成的同时执行其他任务，从而避免资源的浪费。此外，多线程还能够改善用户体验，如在后台加载数据的同时，用户界面仍能保持响应。 3. **创建多线程的四种方式** - **继承Thread类**：这是最直接的方式，自定义一个类继承自Thread类，并覆盖run()方法。然后创建该类的实例，调用start()方法启动线程。 - **实现Runnable接口**：这种方式更灵活，因为Java类只能单继承，但可以实现多个接口。只需定义一个实现了Runnable接口的类，然后在Thread类的构造函数中传入Runnable实例，调用start()方法启动线程。 - **实现Callable接口**：自JDK 1.5起，Java提供了Callable接口，它允许线程返回结果。创建Callable实例，放入FutureTask中，再由Thread执行。 - **线程池方式创建**：线程池是一种线程管理机制，它可以预先创建一组线程，当需要执行任务时，从池中获取线程，执行完毕后归还。这种方式能有效控制和管理线程，避免过度创建和销毁线程带来的开销。 4. **线程的生命周期** 线程有五种状态：新建、就绪、运行、阻塞和终止。线程通过调用start()方法进入就绪状态，被调度后进入运行状态。阻塞状态可能由于等待I/O、同步锁或其他原因引起。当run()方法执行完毕或发生异常时，线程终止。 5. **线程同步与互斥** 在多线程环境中，为了防止多个线程对共享资源的不正确访问，Java提供了多种同步机制，如`synchronized`关键字、`wait()`和`notify()`方法、`Lock`接口以及`ReentrantLock`等，用于实现线程间的通信和协作。 6. **死锁、活锁与饥饿** 死锁是两个或更多线程互相等待对方释放资源导致的僵局；活锁是线程不断尝试获取资源但总是失败，导致无休止地重试；饥饿则是某个线程因资源分配策略而无法获得执行机会。这些情况都需避免。 7. **线程优先级** Java线程有三个优先级：`MIN_PRIORITY`(最低)，`NORM_PRIORITY`(正常)，`MAX_PRIORITY`(最高)。但优先级并不能保证绝对的执行顺序，且线程调度器的行为可能受操作系统影响。 8. **线程安全的集合** Java提供了一些线程安全的集合类，如`Vector`、`HashTable`、`ConcurrentHashMap`等，它们在内部实现中已经考虑了多线程环境下的并发访问问题。 9. **线程池详解** Java的`ExecutorService`和`ThreadPoolExecutor`类提供了线程池的实现。线程池可以预先配置最大线程数、线程存活时间、任务队列等参数，通过`submit()`方法提交任务，实现高效的任务调度。 了解并掌握这些Java多线程的知识点，对于编写高效率、可维护的并发程序至关重要。实践中，合理地使用线程和同步机制，可以提升程序性能，同时避免出现各种并发问题。