Java并发编程问答解析：60题深度探讨

"Java并发问答集锦包含了60道关于并发编程的问题，旨在帮助开发者深入理解并发和并行的概念以及进程与线程的区别。" ### Java并发基础 1. **并行与并发的区别** 并行（Parallelism）是指在同一时间点，多个线程在不同的处理器或硬件核心上同时执行。这需要多核处理器支持，使得每个任务都有独立的执行单元。而并发（Concurrency）则是指在单个处理器中，通过快速切换线程来给人一种多个任务同时进行的错觉。在单核处理器上，即使任务看似同时进行，实际上是在CPU时间片轮转中交替执行。 用食堂打饭的例子来比喻，**并行** 就像在多个窗口排队，每个窗口有阿姨同时打菜；**并发** 则是在一个窗口，阿姨轮流给不同的人打菜，虽然不是同一时间，但由于切换迅速，看起来就像同时进行。 2. **进程与线程** - **进程（Process）** 是操作系统资源分配的基本单位，它包含代码、数据、内存空间等。每个进程都有自己的独立内存空间，彼此之间资源不共享。 - **线程（Thread）** 是进程内的执行路径，是CPU调度的基本单位。一个进程可以有多个线程，它们共享进程的资源，如内存空间。线程之间的通信更为高效，因为它们无需通过进程间通信（IPC）。 在Java中，当运行main函数时，实际上启动了一个Java虚拟机（JVM）进程，main函数所在的线程被称为主线程。其他线程可以通过创建Thread对象或者使用Runnable接口来创建。 ### Java并发控制机制 Java提供了多种机制来管理并发，确保多线程环境下的正确性和性能： - **同步机制**：包括`synchronized`关键字，它可以保证同一时刻只有一个线程访问特定的代码块，防止数据竞争。 - **Locks（锁）**：如ReentrantLock，提供了更细粒度的控制，可以实现公平锁和非公平锁，以及锁的可中断和定时等待。 - **原子变量（Atomic Variables）**：如`AtomicInteger`，`AtomicLong`等，它们提供了在不使用锁的情况下实现原子操作的类。 - **线程安全的数据结构**：如`ConcurrentHashMap`，`ConcurrentLinkedQueue`等，它们在多线程环境下提供了高效的并发操作。 - **volatile关键字**：用于确保变量对所有线程可见，但不保证原子性。 - **ThreadLocal**：为每个线程提供独立的变量副本，避免了线程间的数据共享问题。 ### 死锁、活锁与饥饿 - **死锁（Deadlock）**：两个或多个线程相互等待对方释放资源，导致它们都无法继续执行的状态。 - **活锁（LiveLock）**：类似于死锁，但线程不是完全停止，而是不断尝试重试，但仍然无法继续执行。 - **饥饿（Starvation）**：线程因资源不足或优先级低而长时间无法获取资源，导致无法执行。 ### Java并发工具 Java还提供了其他并发工具，如`CountDownLatch`，`CyclicBarrier`，`Semaphore`等，它们用于协调多个线程间的协作，实现同步和信号传递。 在实际开发中，理解和掌握这些并发编程概念及工具，能够帮助我们编写出高效、稳定的多线程应用程序，避免并发问题带来的负面影响。