Java并发编程：JUC详解与线程进程解析

"JUC_java高并发.md" Java并发编程是Java平台的重要特性，它通过提供高效、可控的线程管理机制来实现多任务并行处理，以提高应用程序的性能。JUC，全称Java Util Concurrency，是Java提供的用于解决多线程问题的工具集合，主要包括以下三个核心包： 1. `java.util.concurrent` - 这个包包含了各种并发工具类，如线程池（ExecutorService）、并发集合（ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等）和同步组件（Semaphore、CyclicBarrier等）。 2. `java.util.concurrent.atomic` - 提供了一组原子操作类，如AtomicInteger、AtomicLong等，它们支持在不使用锁的情况下进行线程安全的变量更新。 3. `java.util.concurrent.locks` - 包含了高级锁接口和实现，如ReentrantLock、ReadWriteLock等，提供了比`synchronized`关键字更灵活的锁定机制。 实现多线程的三种主要方式： 1. 继承Thread类 - 创建一个新的类继承自Thread，并重写其run()方法，然后创建该类的实例并调用start()启动线程。 2. 实现Runnable接口 - 创建一个实现了Runnable接口的类，实现run()方法，然后将Runnable实例传给Thread对象的构造函数，创建Thread实例并启动。 3. 实现Callable接口 - 这种方式允许线程有返回值，通过FutureTask包装Callable，然后创建Thread执行。Callable接口的call()方法可以抛出异常，比Runnable更强大。 关于线程和进程的理解： **进程** - 是一个程序的一次执行过程，每个进程可以拥有多个线程。在Java中，每个JVM实例就是一个进程，默认包含main线程和垃圾收集线程（GC线程）。Java无法直接开启线程，而是通过调用底层的原生方法start0()来创建和启动线程。 **并发与并行** - 在单核CPU中，并发是指多个线程快速交替执行，给人一种同时运行的错觉，实际上同一时刻只有一个线程在运行。而在多核CPU中，线程可以真正地同时执行，即并行。 线程的状态： Java定义了线程的五种状态，通过`Thread.State`枚举表示： - NEW - 新建状态，线程刚刚被创建。 - RUNNABLE - 可运行状态，线程可能正在运行或准备运行。 - BLOCKED - 阻塞状态，线程因监视器锁而暂停。 - WAITING - 等待状态，线程等待其他线程执行特定操作，如wait()。 - TIMED_WAITING - 超时等待状态，线程等待一段时间后才能继续执行，如sleep()。 - TERMINATED - 终止状态，线程执行完成或被中断。 `wait()`和`sleep()`的区别： - `wait()` 方法来自 `Object` 类，它会释放当前持有的锁，因此必须在同步代码块或方法中使用。调用 `wait()` 后，线程进入等待状态，直到其他线程调用 `notify()` 或 `notifyAll()` 才能重新获得锁并进入就绪状态。`wait()` 方法需要捕获 `InterruptedException`。 - `sleep()` 是 `Thread` 类的方法，它不会释放锁，使当前线程暂停指定的时间。`sleep()` 不需要在同步环境中使用，也不会抛出 `InterruptedException`，但可能会抛出 `InterruptedException` 如果在睡眠期间被中断。 不安全的集合类问题： 在并发环境下，使用非线程安全的集合类（如 ArrayList、HashMap）可能会导致数据不一致、死循环等问题。为了解决这些问题，Java提供了线程安全的并发集合，如 CopyOnWriteArrayList、ConcurrentHashMap 等，它们在多线程环境下能够保证数据的正确性。 总结，Java并发编程涉及的内容广泛，包括线程的创建和管理、同步机制、并发容器和工具类、原子操作以及线程安全问题等。理解并熟练掌握这些概念和工具对于编写高效、稳定的多线程程序至关重要。