Java并发编程实践精要

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"Java并发实践" 本书《Java并发实践》由Brian Goetz、Tim Peierls、Joshua Bloch、Joseph Bowbeer、David Holmes和Doug Lea等人共同编写,是Java并发编程领域的经典之作。书中深入浅出地探讨了Java多线程编程中的关键概念和技术,旨在帮助开发者理解和掌握并发编程的复杂性。 1. 并发的历史与重要性 并发编程自计算机科学早期就已经存在,随着多核处理器的普及,它在现代软件开发中变得至关重要。并发能够提高系统的吞吐量和响应时间,从而利用多核CPU的潜力,使程序运行更高效。 2. 线程安全 线程安全是指一个类或方法在被多个线程同时访问时,能够正确地处理数据,避免出现竞态条件和死锁等并发问题。线程安全可以通过原子性、锁定、可见性和活度保证来实现。 3. 原子性 原子性是指操作不可分割,一旦开始,就不会被其他线程中断。Java提供了一些原子变量类(如AtomicInteger)来支持原子性操作,确保数据在并发环境下的完整性。 4. 锁机制 锁是控制多个线程访问共享资源的主要手段,包括synchronized关键字和显式锁(如java.util.concurrent.locks包中的Lock接口)。正确使用锁可以确保数据的一致性,但过度使用或错误使用可能导致死锁。 5. 可见性 可见性指的是一个线程对共享变量的修改对于其他线程是可见的。Java内存模型(JMM)通过 volatile 关键字和锁来保证可见性,防止数据的不一致。 6. 对象发布与逃逸 对象发布是指使其可被其他线程访问,而逃逸是指对象在其创建线程之外被访问。不当的发布和逃逸可能导致线程安全问题。 7. 线程隔离 线程隔离是指限制对象仅在一个线程中使用,以此避免并发问题。例如,局部变量就是线程隔离的实例。 8. 不可变性 不可变对象在创建后其状态不能改变,这简化了并发编程,因为它们天然线程安全。Java中String和BigInteger等类就是不可变的。 9. 安全发布 安全发布是指确保对象在正确构造且状态完整后才可供其他线程使用,以防止数据损坏和并发异常。 10. 组合对象 设计线程安全的类时,要考虑实例域的隔离、委托线程安全、扩展已有的线程安全类以及清晰地文档化同步策略。 11. 并发构建块 Java提供了许多并发工具,如同步集合、并发集合、阻塞队列、中断和同步器,这些是构建并发程序的基础。 12. 同步集合 synchronized关键字可以应用于集合类,确保其在并发环境下的安全性,如Vector和Collections.synchronizedXXX()方法生成的同步集合。 13. 并发集合 Java并发包(java.util.concurrent)提供了一组线程安全的集合,如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等,它们在性能和并发性方面优于同步集合。 14. 阻塞队列与生产者消费者模式 阻塞队列常用于实现生产者消费者模式,如ArrayBlockingQueue和LinkedBlockingQueue,它们允许线程间高效地传递数据。 15. 阻塞与中断 阻塞方法会等待某个条件满足,而中断是通知线程停止当前活动的一种方式。正确处理中断是编写并发程序的关键。 16. 同步器 同步器(如Semaphore、CyclicBarrier和CountDownLatch)是用于协调多个线程的工具,帮助实现复杂的同步行为。 本书通过详尽的例子和实践指导,让读者理解并发编程的挑战,并掌握解决这些问题的实用技术。对于任何希望在Java环境中进行并发编程的开发者来说,都是不可或缺的参考资料。