Java并发编程的优缺点及相关知识

Java并发编程是现代编程中非常重要的一个知识点，涵盖了很多概念和技术。下面将对其中的一些主要内容进行总结。 首先，我们需要明确并发编程的优缺点以及为什么要使用并发编程。并发编程的优点主要包括提高程序的执行效率、增加系统的吞吐量、提高用户体验等。同时，它也存在一些缺点，比如编写并发程序很难、容易产生竞态条件、可能导致死锁等问题。 接下来，我们需要了解并发编程的三要素，即原子性、可见性和有序性。原子性指的是多个操作要么全部执行成功，要么全部不执行；可见性指的是对共享变量的修改对其他线程是可见的；有序性指的是程序执行的结果必须符合预期的顺序。 为了保证多线程的运行安全，可以使用synchronized关键字或lock锁来实现对共享资源的互斥访问，以避免竞态条件的发生。 并行和并发是两个相关但不同的概念。并行指的是同时执行多个任务，而并发指的是在单个处理器上交替执行多个任务。 多线程是指程序中包含多个线程，每个线程可以独立执行不同的任务，并行执行时可以提高程序的效率。然而，多线程也存在一些缺点，比如线程安全问题、上下文切换开销大等。 线程和进程是操作系统中的两个基本概念。线程是进程中的一个实体，是程序执行的最小单位，而进程是资源分配的最小单位。线程与进程的主要区别在于线程共享同一进程的资源，线程之间的切换成本较低，但是线程的错误可能会导致整个进程的崩溃。 上下文切换是指从一个线程切换到另一个线程时，保存当前线程的上下文信息，并加载下一个线程的上下文信息。上下文切换开销较大，会影响程序的执行效率。 守护线程和用户线程是两种不同类型的线程。守护线程是为其他线程提供服务的线程，当所有用户线程结束时，守护线程也会自动结束。用户线程是指普通的线程，与守护线程相对。 在Windows和Linux上查找哪个线程的CPU利用率最高，可以使用操作系统提供的工具，比如Windows上的任务管理器或Linux上的top命令。 线程死锁是指两个或多个线程互相等待对方释放资源而无法继续执行的情况。形成死锁的四个必要条件包括互斥、不可剥夺、占有且等待和循环等待。避免线程死锁可以使用破坏上述条件的方法，比如使用资源有序分配、避免占有且等待等。 创建线程的四种方式包括继承Thread类、实现Runnable接口、实现Callable接口和使用线程池。其中，使用Runnable和Callable接口的方式更常见。 在Java中，Runnable是一个函数式接口，只包含一个run方法，用于定义线程要执行的任务。而Callable也是一个函数式接口，它的call方法可以返回执行结果。 线程的run方法是线程的执行入口，start方法是启动线程并调用run方法的方法。我们调用start方法时会执行run方法而不是直接调用run方法，是因为start方法会启动一个新的线程，并调用线程的run方法执行任务。 Callable是一个带返回值的任务接口，它的call方法可以返回执行结果。Future表示异步计算的结果，可以通过Future来获取异步计算的结果。 FutureTask是Future接口的实现类，它可以用来包装Callable接口，将异步任务转化为同步任务。可以通过get方法获取任务的执行结果。 线程的生命周期包括五种基本状态，即新建状态、就绪状态、运行状态、阻塞状态和终止状态。线程可以通过调用不同的方法来改变线程的状态。 Java中用到的线程调度算法是抢占式调度算法，根据线程的优先级、时间片轮转等策略来决定哪个线程可以获得CPU的执行时间。 线程调度策略包括分时调度策略、抢占式调度策略和优先级调度策略。分时调度策略是将CPU时间均匀划分为若干个时间片，每个线程轮流执行一个时间片；抢占式调度策略是根据线程的优先级，让优先级高的线程先执行；优先级调度策略是根据线程的优先级来决定线程的执行顺序。 与线程同步以及线程调度相关的方法包括synchronized关键字、wait()和notify()方法、sleep()方法等。 以上是关于Java并发编程的一些重要内容的总结，包括优缺点、要素、安全保证、线程和进程的区别、死锁的避免、线程的创建方式、Runnable和Callable的区别、线程的生命周期、线程调度算法等。通过对这些知识点的了解，我们可以更好地编写高效且安全的并发程序。