"该文档详细介绍了Java并发编程的各个方面,包括同步机制、同步容器、线程池以及JVM优化。内容涵盖了synchronized关键字、volatile、wait¬ify、原子变量类、锁的重入、ReentrantLock、ThreadLocal、并发容器如ConcurrentHashMap、线程池ExecutorService、Future、Callable、各种ThreadPool以及JVM的结构和优化,如堆内存、垃圾回收等。"
在Java并发编程中,同步是确保多线程环境下数据一致性的重要手段。synchronized关键字用于实现线程同步,它有两种用法:同步方法和同步代码块。同步方法通过在方法声明前加上synchronized,确保同一时间只有一个线程能执行该方法。同步代码块则更灵活,允许我们指定要锁定的对象,仅在特定代码段内进行同步。
volatile关键字保证了变量在多线程环境中的可见性,但不保证操作的原子性。wait()和notify()是Object类的方法,用于线程间的通信,等待其他线程释放资源或唤醒等待的线程。AtomicXxx类型组提供了一种无需锁就能保证线程安全的操作,例如AtomicInteger、AtomicLong等。
CountDownLatch是一种计数门闩,可以等待一组线程完成操作后再继续执行。锁的重入是指一个线程可以重新获取已持有的锁,ReentrantLock就是具有这种特性的可重入锁,它还支持公平锁和非公平锁策略。ThreadLocal则为每个线程创建独立的变量副本,避免了线程间的数据冲突。
同步容器如ConcurrentHashMap和ConcurrentHashSet提供了线程安全的集合操作,相比传统的HashMap和HashSet,它们在多线程环境下性能更优。List接口的并发实现如CopyOnWriteArrayList,保证了读操作的高效性,而Queue接口的并发实现如ConcurrentLinkedQueue、LinkedBlockingQueue等则提供了线程安全的队列操作。
线程池(THREADPOOL)和Executor服务(EXECUTOR)是Java中管理线程的重要工具。Executor是任务执行的抽象接口,ExecutorService扩展了Executor,添加了生命周期管理和任务结果处理功能。Future接口代表异步计算的结果,Callable接口用于创建返回值的任务。Executors工厂类提供各种线程池的创建,如FixedThreadPool、CachedThreadPool、ScheduledThreadPool和SingleThreadExecutor。ThreadPoolExecutor是线程池的核心实现,允许自定义配置和扩展。
JVM优化方面,了解JVM的结构是优化的基础。它包括类加载子系统、方法区、Java堆、直接内存、垃圾回收系统、Java栈、本地方法栈和PC寄存器。堆内存通常分为新生代、老年代和永久代,垃圾回收算法有多种,如标记-清除、复制、标记-整理和分代收集。理解这些原理有助于进行有效的内存调优,提升应用性能。