Java平台的并发编程基础与高级API概述

"Java并发编程课程，涵盖了Java平台的基础并发支持和高级并发API，适合学习如何在Java中构建并发软件。" 在Java编程语言中，并发处理是关键特性之一，它使得程序能够在同一时间处理多个任务，提高了系统效率和响应性。Java平台从一开始就为并发编程提供了基础支持，包括编程语言层面的特性以及Java类库中的工具。 1. **线程（Threads）**：Java中的并发主要基于线程模型。线程是程序执行的独立路径，每个线程都有自己的程序计数器、栈和局部变量，它们共享同一块内存空间，即Java堆和方法区。通过创建和管理线程，开发者可以让应用程序同时执行多个任务。 2. **同步（Synchronization）**：在多线程环境中，为了防止数据不一致和竞态条件，Java提供了同步机制。这包括synchronized关键字，它可以用于方法或代码块，确保同一时间只有一个线程能执行特定代码。另外，还有 volatile 关键字，它确保对变量的修改对所有线程可见。 3. **等待/通知机制（Wait/Notify）**：Object 类中的 wait()、notify() 和 notifyAll() 方法提供了线程间的通信。一个线程可以调用 wait() 来释放锁并暂停执行，直到其他线程调用 notify() 或 notifyAll() 唤醒它。 4. **Java并发API**：自Java 5.0起，引入了`java.util.concurrent`包，包含了许多高级并发工具，如： - **ExecutorService**：管理线程池，有效地调度和执行任务。 - **Future** 和 **Callable**：代表异步计算的结果，Callable 可以返回一个值，而 Future 提供了查询结果、取消任务等方法。 - **CyclicBarrier 和 CountDownLatch**：协调多线程间的同步，让一组线程等待其他线程完成任务后再继续执行。 - **Semaphore**：信号量，用于限制对共享资源的访问数量。 - **ThreadPoolExecutor**：自定义的线程池实现，提供了更精细的控制。 5. **原子变量（Atomic Variables）**：`java.util.concurrent.atomic` 包中的类提供了一种在没有同步的情况下更新变量的方式，如 AtomicInteger、AtomicLong 和 AtomicReference，它们保证了更新操作的原子性。 6. **并发集合（Concurrent Collections）**：Java 提供了线程安全的集合实现，如 ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList 和 CopyOnWriteArraySet，它们在多线程环境下提供高效的安全访问。 7. **Fork/Join 框架**：适用于分治算法的并发执行模型，它将大任务分解为小任务，并行执行，然后合并结果。 理解并熟练掌握这些Java并发编程的知识点，能够帮助开发者编写出高效、安全且响应迅速的并发应用程序。同时，需要注意的是，良好的并发编程实践，如避免死锁、活锁和饥饿，以及正确使用同步工具，都是保证程序正确性和性能的关键。