Java平台的并发编程基础与高级API概述
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更新于2024-08-02
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"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。
2018-11-30 上传
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2015-04-27 上传
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luilui
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