Java多线程编程实战指南

"Java多线程编程指南" Java多线程编程是Java开发中的核心技能，它允许程序同时执行多个任务，提升程序效率并优化资源利用。在Java中，多线程是通过`Thread`类或者实现`Runnable`接口来创建和管理的。本指南将深入探讨Java多线程的原理、实践和最佳实践。 1. **线程的创建** - **继承Thread类**：创建一个新的类，继承自`Thread`，然后重写`run()`方法，最后创建该类的实例并调用`start()`方法启动线程。 - **实现Runnable接口**：创建一个类实现`Runnable`接口，实现`run()`方法，然后将该对象作为参数传递给`Thread`的构造器，创建`Thread`实例并启动。 2. **线程同步** - **synchronized关键字**：用于控制多线程访问共享资源，确保同一时间只有一个线程能执行特定代码块。 - **wait()、notify()和notifyAll()**：这些方法用于线程间的通信，通常在`synchronized`代码块内使用，让线程进入等待状态或唤醒等待的线程。 - **死锁**：当两个或更多线程相互等待对方释放资源而无法继续执行时，就会发生死锁，需要避免和处理。 3. **线程状态** - **新生态（New）**：线程被创建但尚未启动。 - **可运行态（Runnable）**：线程已经启动，正在与其他线程竞争CPU资源。 - **运行态（Running）**：线程获取到CPU资源，正在执行`run()`方法。 - **阻塞态（Blocked）**：线程被阻塞，等待某种条件满足才能继续执行，如等待锁或I/O操作完成。 - **等待态（Waiting）**：线程调用了`wait()`方法，等待其他线程调用`notify()`或`notifyAll()`。 - **终止态（Terminated）**：线程的`run()`方法执行完毕或因异常结束。 4. **线程优先级** Java的线程有10个优先级，`MIN_PRIORITY`(1)、`NORM_PRIORITY`(5)和`MAX_PRIORITY`(10)，但实际调度受操作系统限制，不一定保证优先级高的线程先执行。 5. **线程池** - `ExecutorService`接口和`ThreadPoolExecutor`类提供了线程池管理，可以有效控制并发线程的数量，减少线程创建和销毁的开销。 - 使用`Executors`工厂方法可以快速创建不同类型的线程池，如`newFixedThreadPool`用于固定大小的线程池，`newCachedThreadPool`用于自动调整线程数量的池。 6. **守护线程** 守护线程（Daemon Thread）是支持应用程序运行的后台服务，如垃圾收集线程。当所有非守护线程结束时，程序会退出，即使还有守护线程在运行。 7. **中断线程** `Thread.interrupt()`方法用于中断线程，但不会立即停止线程，而是设置中断标志，线程需要检查`isInterrupted()`或`interrupted()`方法来响应中断。 8. **线程安全** - **线程不安全的类**：如`ArrayList`、`HashMap`等，在多线程环境下直接使用可能会引发数据不一致问题。 - **线程安全的类**：如`Vector`、`Collections.synchronizedList()`、`ConcurrentHashMap`等，内部已经实现了线程同步。 - **原子变量类**：`AtomicInteger`、`AtomicLong`等，提供原子操作，用于实现无锁编程。 9. **Future和Callable接口** `Future`接口代表异步计算的结果，`Callable`接口类似`Runnable`，但能返回结果。可以与`ExecutorService`结合使用，获取异步任务的执行结果。 10. **线程局部变量** `ThreadLocal`类提供了线程局部变量，每个线程都有独立的副本，互不影响，常用于存储线程相关的配置或状态。 了解并掌握以上知识点，开发者能够编写出高效、稳定且易于维护的多线程Java程序。在实际开发中，还需要关注性能调优、线程安全问题及异常处理等方面，确保程序的健壮性。