深入探索Java并发世界:从基础到高级实践
Java并发编程是构建高效、可扩展应用的关键。让我们循序渐进地理解这一复杂且强大的主题:
创建并管理线程: 使用Runnable接口、Callable接口或继承自Thread类,Callable提供了返回值,配合FutureTask可以实现更灵活的异步操作。
理解核心概念: 线程与进程的定义及其差异,以及线程调度与资源分配的微妙之处,揭示进程与线程的底层运作。
并发与并行:界限分明:区分并发(同一时间处理多个任务)与并行(同时执行多个任务),理解何时选择哪种模式以优化性能。
线程池Executor的威力: 管理线程生命周期,提高资源利用率,是并发编程中的效率神器。
守护与结束:Daemon线程的角色: 当非守护线程结束时,守护线程会自动退出,影响系统的生命周期管理。
线程间的协作艺术: 如何通过interrupt(), wait(), notify()等方法协调和中断线程执行。
JUC工具箱:解锁并发解决方案: CountDownLatch、CyclicBarrier和Semaphore,这些工具帮助解决复杂同步任务和资源限制问题。
内存模型的奥秘: Java内存模型揭示了交互操作的规则,原子性、可见性和有序性如何影响并发行为。
线程安全:同步的艺术: 探索不同同步机制,从无锁编程到使用synchronized和ReentrantLock,确保数据一致性。
示例代码:实战演练: 通过Runnable、Callable和Thread的实例,理解如何处理InterruptedException和Thread的sleep()操作。
深入理解Java线程控制
Thread.yield():让步的艺术: 线程主动让出当前执行权,为优先级更高的线程提供机会。
中断与管理: interrupt()触发中断,isInterrupted()检测状态,interrupted()重置中断标志,处理无限循环的中断问题。
谨慎使用Thread.stop(): 强制结束线程,但可能导致资源管理问题,需谨慎使用。
锁与同步: Java的锁机制(synchronized和ReentrantLock)确保资源安全访问,理解锁的升级过程和优化。
同步异常管理: 异常发生时,如何保证锁的正确释放,避免影响其他线程。
深入剖析Java内存模型
synchronized的底层机制: 从对象头的Mark Word和Class Pointer,到锁的升级策略,包括偏向锁、轻量级锁和自旋锁。
优化与效率: 偏向锁、轻量级锁的高效使用,以及重量级锁在并发环境下的性能影响。
进一步深入:
线程同步的精妙之处: monitor、等待和唤醒机制,以及重量级锁的性能开销。
ReentrantLock的灵活特性: 如何利用join(), wait/notify/notifyAll()处理复杂同步和避免死锁。
内存模型的基石: 阻塞和等待的区别,以及Java并发工具类如AQS的基础原理。
并发工具的实战运用
CountDownLatch: 任务完成的信号,提升效率的替代方案。
CyclicBarrier: 里程碑式同步,确保一组线程在特定状态后同时执行。
Semaphore: 控制并发数量,精细管理线程的进入和离开。
总结并发编程的关键: CountDownLatch、CyclicBarrier和Semaphore在不同场景下的实际应用,以及内存模型如何确保数据一致性。
内存模型的细致探索: 原子性、可见性和有序性的本质,volatile的可见性保证和Happen-Before原则的实际应用。
深入理解线程安全的多种方法:不可变类型、互斥同步、非阻塞同步以及无同步策略的巧妙使用,确保并发代码的稳健和高效。