Java并发编程：线程控制与实战

"Java并发编程实践.pdf" 在Java编程中，多线程是不可或缺的一部分，尤其是在构建高效的应用程序时。理解和熟练掌握线程控制对于任何Java开发者来说都至关重要。本文将探讨线程的基本概念，包括并行与并发，以及进程和线程的区别。 1. **并行与并发** - **并行（Parallelism）**：当一个系统拥有多个CPU核心时，可以同时处理多个任务，每个任务都在不同的核心上独立运行。这实现了真正的同时执行，提高了整体性能。 - **并发（Concurrency）**：即使只有一个CPU核心，通过时间片轮转等调度机制，也能让多个任务交替使用CPU，给人一种同时执行的错觉。这种技术提高了CPU的利用率，使得多个任务看似同时进行。 2. **进程与线程** - **进程（Process）**：进程是程序在计算机中的实例，它代表了一个独立的执行单元，由操作系统负责创建和管理。每个进程都有自己独立的内存空间，包括堆和栈，用于存储数据和执行上下文。在Windows系统中，每个Java应用程序都会启动一个独立的进程。 - **线程（Thread）**：线程是进程内的执行单元，它们共享进程的内存空间，但拥有独立的栈，用于存储局部变量和函数调用上下文。线程间的通信和资源共享比进程间通信更高效，因此线程常被用来实现并发执行。 了解了这些基础概念后，我们进一步讨论Java中线程的控制： 3. **线程创建与控制** - **创建线程**：在Java中，可以通过继承`Thread`类或实现`Runnable`接口来创建线程。通过重写`run()`方法定义线程执行的逻辑。 - **启动线程**：调用`Thread`对象的`start()`方法启动线程，这会自动调用`run()`方法。 - **线程同步**：为了防止多个线程同时访问共享资源，Java提供了多种同步机制，如`synchronized`关键字、`Lock`接口、`ReentrantLock`、`Semaphore`等，以确保数据一致性。 - **线程中断与协作**：`interrupt()`方法可以中断一个线程，而`isInterrupted()`和`InterruptedException`则用于检查和处理中断状态。此外，`join()`方法允许线程等待其他线程结束。 4. **线程状态与调度** - **线程状态**：Java线程有新建、可运行、运行、阻塞和死亡等几种状态。线程调度器根据优先级和策略决定哪个线程获取CPU执行权。 - **线程优先级**：Java的`Thread`类提供了设置线程优先级的方法，但实际的调度可能受到操作系统的限制。 5. **线程池与Executor框架** - **线程池**：通过`ExecutorService`和`ThreadPoolExecutor`，可以创建并管理一组可重用的线程，有效控制并发数量，避免资源浪费和过度创建线程。 - **Executor框架**：Java的`java.util.concurrent`包提供了Executor框架，它简化了线程的管理和任务的提交，如`ExecutorService`、`Future`和`Callable`接口。 理解和掌握Java中的线程控制是提高程序效率和正确性的关键。通过合理地使用线程和线程同步机制，开发者能够编写出更加健壮和高效的并发应用程序。在实践中，应该始终考虑线程安全和资源管理，以确保程序的稳定性和性能。