其他系列文章导航
文章目录
前言
在当今的计算机世界中，多线程编程已经成为了一种重要的技术，它能够充分利用多核处理器和多线程硬件的优点，提高程序的执行效率。Java作为一种流行的编程语言，也提供了丰富的多线程编程支持。
在Java中，多线程编程涉及到多个概念和机制，包括线程的创建、线程的状态、同步、并发和死锁等。这些概念和机制的学习和理解对于掌握Java多线程编程至关重要。
在接下来的文章中，我们将详细介绍Java多线程编程的基本概念和机制，并通过示例代码和案例分析帮助你更好地理解和掌握这些知识。
希望这些内容能够帮助你更好地理解和应用Java多线程编程技术，提高你的编程能力和效率。
一、进程和线程
进程：系统进行资源分配和调度的独立单位，每一个进程都有它自己的内存空间和系统资源。进程实现多处理机环境下的进程调度分派，切换时，都需要花费较大的时间和空间开销。
通俗话：为了提高系统的执行效率，减少处理机的空转时间和调度切换的时间，以及便于系统管理，所以有了线程，线程取代了进程了调度的基本功能。
简单来说，进程作为资源分配的基本单位，线程作为资源调度的基本单位。
编辑
二、使用多线程的目的
使用多线程最主要的原因是提高系统的资源利用率。
（现在CPU基本都是多核的，如果你只用单线程，那就是只用到了一个核心，其他的核心就相当于空闲在那里了）
比如说，我们系统Web服务器用的是Tomcat，Tomcat处理每一个请求都会从线程连接池里边用一个线程去处理。
又比如说，我们用连接数据库会用对应的连接池 Druid/C3PO/DBCP等等。
以下是一个简单的Java代码示例，演示了如何使用多线程来执行并发任务。
代码如下：
public class MultiThreadExample { public static void main(String[] args) { // 创建一个线程池 ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10); // 提交多个任务到线程池 for (int i = 0; i < 10; i++) { executor.submit(() -> { // 执行任务逻辑 System.out.println("Task " + Thread.currentThread().getId() + " is running."); }); } // 关闭线程池 executor.shutdown(); } }
在这个示例中，我们创建了一个固定大小的线程池，并提交了10个任务到线程池中。每个任务都会输出当前线程的ID，表示它们正在并发地执行。通过使用多线程，我们可以充分利用系统的多核资源，提高应用程序的性能。
三、线程安全
我个人解决线程安全问题的思路有以下：
- 能不能保证操作的原子性，考虑atomic包下的类够不够我们使用。
- 能不能保证操作的可见性，考虑volatile关键字够不够我们使用
- 如果涉及到对线程的控制 (比如一次能使用多少个线程，当前线程触发的条件是否依赖其他线程的结果)，考虑CountDownLatch/Semaphore等等
- 如果是集合,考虑iava.util.concurrent包下的集合类
- 如果synchronized无法满足，考虑lock包下的类
3.1 使用Atomic包下的类：
代码如下：
java`import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger; public class AtomicCounter { private AtomicInteger counter = new AtomicInteger(0); public void increment() { counter.incrementAndGet(); } public int get() { return counter.get(); } }`
3.2 使用volatile关键字：
代码如下：
java`public class SharedResource { private volatile int value; public void setValue(int value) { this.value = value; } public int getValue() { return value; } }`
3.3 使用CountDownLatch：
代码如下：
java`import java.util.concurrent.CountDownLatch; public class ThreadController { private CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3); // 初始化为3个线程 public void startThread() { new Thread(() -> { try { latch.await(); // 等待其他线程完成 System.out.println("All threads completed."); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }).start(); } }`
3.4 使用ReentrantLock：
如果synchronized无法满足需求，可以考虑使用java.util.concurrent.locks包下的类，如ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock等。这些锁类提供了更灵活的线程控制和同步机制。
代码如下：
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; import java.util.concurrent.locks.Lock; import java.util.concurrent.locks.Condition; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; import java.util.concurrent.locks.Condition; import java.util.concurrent.locks.Lock; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; import java.util.concurrent.locks.Condition; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; import java.util.concurrent.locks.Condition; class MyResource { private Lock lock = new ReentrantLock(); private Condition condition = lock.newCondition(); private int count = 0; public void increment() { lock.lock(); try { while (count == 5) { try { condition.await(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } count++; System.out.println("Count is " + count); condition.signalAll(); } finally { lock.unlock(); } } }
四、死锁解决
原因： 当前线程拥有其他线程需要的资源，当前线程等待其他线程已拥有的资源，都不放弃自己拥有的资源。
避免死锁的方式一般有以下方案：
- 固定加锁的顺序，比如我们可以使用Hash值的大小来确定加锁的先后。
- 尽可能缩减加锁的范围,等到操作共享变量的时候才加锁。
- 使用可释放的定时锁。(一段时间申请不到锁的权限了，直接释放掉)
