Java多线程编程详解与实践技巧第三版

Java 线程是 Java 程序设计语言的核心特性之一，它允许在同一个程序中同时运行多个执行路径，也就是同时执行多个任务。随着多核处理器的普及，合理地利用线程可以显著提高程序的性能和效率。 ### 知识点一：线程的基本概念 在 Java 中，线程是通过 java.lang.Thread 类或者实现 java.lang.Runnable 接口来创建的。每个线程都有其自己的执行路径，称为线程的“线程体”。创建线程后，可以通过 Thread 类的 start() 方法启动该线程，使得它进入就绪状态，并等待系统分配 CPU 时间片执行。在 Java 虚拟机（JVM）中，每个线程有自己的栈内存空间和程序计数器。 ### 知识点二：线程的生命周期 Java 线程具有明确的生命周期，包括以下状态： - **新建（New）**：线程对象已创建，但尚未调用 start 方法。 - **就绪（Runnable）**：线程已经调用 start 方法，等待 CPU 资源分配。 - **运行（Running）**：线程获得 CPU 时间片，正在执行线程体代码。 - **阻塞（Blocked）**：线程因为某种原因放弃 CPU 使用权，暂时停止运行。直到线程进入就绪状态，才有机会再次获得 CPU 时间片。 - **等待（Waiting）**：线程在等待某个条件满足，放弃 CPU 使用权，并且不会被调度，除非线程状态被其它线程改变。 - **超时等待（Timed Waiting）**：线程在等待某段时间后自动返回。 - **终止（Terminated）**：线程的 run 方法执行完毕或者因异常退出。 ### 知识点三：线程的同步 由于多线程共享资源时可能会出现数据不一致的问题，Java 提供了 synchronized 关键字用于解决线程同步问题。synchronized 关键字可以用来修饰方法或者代码块，确保同一时刻只有一个线程可以执行特定的代码段，从而防止数据竞争和状态不一致的问题。 ### 知识点四：线程的通信 Java 线程之间的通信可以使用 Object 类的 wait()、notify() 和 notifyAll() 方法来实现。当一个线程调用共享对象的 wait() 方法时，它会释放该对象的锁并进入等待状态，直到其他线程调用同一个共享对象的 notify() 或 notifyAll() 方法。这些方法可以用来协调线程之间的执行顺序。 ### 知识点五：线程池的使用 在处理大量短时间任务时，频繁地创建和销毁线程将消耗大量系统资源。Java 提供了 Executor 框架来创建线程池，它可以重用一组线程来执行任务。线程池的好处包括降低资源消耗、提高响应速度和简化线程管理等。核心线程池类包括 ThreadPoolExecutor 和 ScheduledThreadPoolExecutor。 ### 知识点六：线程的高级特性 Java 线程模型还包含一些高级特性，如： - **线程优先级**：可以为线程设置不同的优先级，但具体如何调度由 JVM 或操作系统决定。 - **守护线程**：在 Java 中，守护线程是一种在后台提供服务支持的线程，如垃圾收集器。当主程序线程结束后，如果守护线程还在运行，则会被强制终止。 - **线程局部变量（Thread Local）**：ThreadLocal 类为使用线程局部变量提供了一种便利的方式。它允许为每个使用该变量的线程提供变量的独立副本。 ### 知识点七：并发工具类 在 Java 中，java.util.concurrent 包提供了许多并发工具类，如 CountDownLatch、CyclicBarrier、Semaphore 等，这些类可以用来构建复杂且高效的多线程应用程序。这些工具类通常用于协调多个线程间的协作。 ### 知识点八：Java 8 中的并行流 Java 8 引入了 Stream API，它支持对集合进行操作并利用函数式编程范式。此外，Stream API 中的 parallelStream() 方法支持并行流，这允许程序自动利用多核处理器的优势，将数据集分解为更小的块，并在可用的处理器上并行处理这些块，最终合并结果。 ### 知识点九：线程的异常处理 在 Java 中，如果线程的 run 方法中抛出了未捕获的异常，则线程会终止执行。如果需要处理这些异常，可以在线程的 run 方法内使用 try-catch 语句，或者创建一个自定义的 Thread.UncaughtExceptionHandler 来捕获未捕获的异常。 以上就是对“详细JAVA线程第三版”相关知识点的总结。通过学习这些内容，读者将能够理解和掌握 Java 线程的运用，编写出高效、健壮的多线程应用程序。