Java程序设计基础教程第10章 并发编程
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JAVA编程中的并发编程技巧在Java编程中,并发编程是一个非常重要的话题,因为多线程的应用程序在当今的软件开发中非常常见。
并发编程技巧可以提高程序的性能和效率,但同时也会引入一些潜在的问题,例如竞争条件和死锁。
在这篇文章中,我们将探讨一些Java并发编程中常用的技巧,以帮助开发人员更好地利用多线程编程。
1.使用线程池线程池是一个管理线程的工具,它可以帮助开发人员在需要时重复使用线程,而不是不断地创建新的线程。
这样可以减少资源消耗和提高性能。
在Java中,可以使用Executor框架来创建线程池。
Executor框架提供了一组用于管理线程池的接口和类。
```javaExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(5);executor.submit(new MyTask();executor.shutdown(;```2.使用同步机制在并发编程中,多个线程可能会同时访问共享的资源,因此需要对这些资源进行同步。
在Java中,可以使用synchronized关键字或者ReentrantLock类来实现同步。
以下是一个使用synchronized关键字的例子:```javapublic synchronized void incremencount++;```3.使用并发集合类Java提供了一些并发集合类,例如ConcurrentHashMap和CopyOnWriteArrayList,这些类可以在多线程环境下安全地操作集合。
使用这些并发集合类可以避免在自己的代码中实现同步逻辑。
```javaConcurrentHashMap<String, String> map = new ConcurrentHashMap<>(;map.put("key", "value");```4. 使用volatile关键字在Java中,volatile关键字可以用来标记一个变量,保证其在多线程环境下的可见性。
java并发编程手册Java并发编程是Java程序员必须掌握的核心技能之一。
通过掌握并发编程,你可以提高程序的执行效率和响应速度,避免线程安全问题,以及充分利用多核处理器资源。
以下是一些Java并发编程的要点和最佳实践:1. 理解线程和进程:线程是进程内的一条执行路径,进程包含一个程序的执行实例。
Java中的线程有三种类型:用户线程、守护线程和混合线程。
2. 创建线程:可以通过实现Runnable接口或继承Thread类来创建线程。
推荐使用实现Runnable接口的方式,因为Java不支持多重继承。
3. 线程状态:Java中的线程状态有新建、可运行、阻塞、等待、计时等待和终止等六种状态。
可以通过Thread类的getState()方法获取线程状态。
4. 线程同步:通过synchronized关键字实现线程同步,确保多个线程访问共享资源时不会发生冲突。
5. 锁机制:Java中的锁机制有synchronized关键字、ReentrantLock类和ReadWriteLock接口等。
其中,ReentrantLock类提供了更灵活的锁控制,可以实现中断、尝试获取锁和定时获取锁等功能。
6. 并发集合:Java提供了多种并发集合类,如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList和Semaphore等。
这些集合类在多线程环境下表现出更好的性能和更高的安全性。
7. 线程池:通过使用线程池可以有效地管理线程资源,避免线程过多导致的系统资源浪费。
Java中的线程池可以通过Executors类和ThreadPoolExecutor类进行创建和管理。
8. 并发控制:Java中的并发控制工具有CountDownLatch、CyclicBarrier 和Phaser等。
这些工具可以帮助我们在多线程环境下实现更复杂的控制逻辑。
9. 避免死锁:死锁是多线程编程中的常见问题,可以通过避免循环等待条件、确保每个线程在获得锁之前都已经拥有一定数量的资源等方法来避免死锁的发生。
Java并发编程指南:实现高效并发操作导语:在当今的软件开发领域,高效并发操作是实现性能优化和提升用户体验的关键。
Java作为一种广泛应用的编程语言,其并发编程能力得到了广泛的认可和应用。
本文将为读者介绍Java并发编程的基本概念、常见问题以及一些实现高效并发操作的技巧和指南。
一、并发编程概述并发编程是指多个任务同时进行的编程模式。
在传统的单线程编程模式中,任务按照顺序依次执行,而在并发编程中,多个任务可以同时执行,提高了程序的执行效率和并行处理能力。
Java提供了一系列的并发编程工具和API,例如线程、锁、信号量、线程池等,使得开发者能够更加方便地实现并发操作。
然而,并发编程也带来了一些挑战,例如线程安全、死锁、竞态条件等问题,需要开发者有一定的经验和技巧来解决。
二、并发编程的基本概念1. 线程(Thread):线程是程序中的执行单元,可以同时执行多个线程来实现并发操作。
Java中的线程通过继承Thread类或实现Runnable接口来创建。
2. 锁(Lock):锁是一种同步机制,用于控制对共享资源的访问。
Java中的锁可以分为悲观锁和乐观锁,常见的锁包括synchronized关键字、ReentrantLock类等。
3. 信号量(Semaphore):信号量用于控制同时访问某个资源的线程数目。
Java中的Semaphore类可以用来实现信号量机制。
4. 线程池(ThreadPool):线程池是一种管理线程的机制,可以避免频繁创建和销毁线程的开销。
Java中的Executor框架提供了线程池的实现。
三、常见的并发编程问题1. 线程安全:在并发编程中,多个线程同时访问共享资源可能会导致数据不一致的问题。
为了保证线程安全,可以使用锁机制或使用线程安全的数据结构。
2. 死锁:死锁是指两个或多个线程无限期地等待对方释放资源,导致程序无法继续执行。
为了避免死锁,可以使用避免策略,例如按照固定的顺序获取锁。
【转】Java多线程编程(⼗)-并发编程原理(分布式环境中并发问题)在分布式环境中,处理并发问题就没办法通过和JVM的⼯具来解决,那么在分布式环境中,可以采取⼀下策略和⽅式来处理:避免并发时间戳串⾏化数据库⾏锁统⼀触发途径避免并发在分布式环境中,如果存在并发问题,那么很难通过技术去解决,或者解决的代价很⼤,所以我们⾸先要想想是不是可以通过某些策略和业务设计来避免并发。
⽐如通过合理的时间调度,避开共享资源的存取冲突。
另外,在并⾏任务设计上可以通过适当的策略,保证任务与任务之间不存在共享资源,⽐如在以前博⽂中提到的例⼦,我们需要⽤多线程或分布式集群来计算⼀堆客户的相关统计值,由于客户的统计值是共享数据,因此会有并发潜在可能。
但从业务上我们可以分析出客户与客户之间数据是不共享的,因此可以设计⼀个规则来保证⼀个客户的计算⼯作和数据访问只会被⼀个线程或⼀台⼯作机完成,⽽不是把⼀个客户的计算⼯作分配给多个线程去完成。
这种规则很容易设计,例如可以采⽤hash。
时间戳分布式环境中并发是没法保证时序的,⽆论是通过远程接⼝的同步调⽤或异步消息,因此很容易造成某些对时序性有要求的业务在⾼并发时产⽣错误。
⽐如系统A需要把某个值的变更同步到系统B,由于通知的时序问题会导致⼀个过期的值覆盖了有效值。
对于这个问题,常⽤的办法就是采⽤时间戳的⽅式,每次系统A发送变更给系统B的时候需要带上⼀个能标⽰时序的时间戳,系统B接到通知后会拿时间戳与存在的时间戳⽐较,只有当通知的时间戳⼤于存在的时间戳,才做更新。
这种⽅式⽐较简单,但关键在于调⽤⽅⼀般要保证时间戳的时序有效性。
串⾏化有的时候可以通过串⾏化可能产⽣并发问题操作,牺牲性能和扩展性,来满⾜对数据⼀致性的要求。
⽐如分布式消息系统就没法保证消息的有序性,但可以通过变分布式消息系统为单⼀系统就可以保证消息的有序性了。
另外,当接收⽅没法处理调⽤有序性,可以通过⼀个队列先把调⽤信息缓存起来,然后再串⾏地处理这些调⽤。
1. 什么是Java并发编程?Java并发编程是指在Java程序中使用多个线程同时执行任务的编程技术。
通俗地说,就是让计算机在同一时间做多个事情。
这在很多情况下可以提高程序的性能和效率。
2. 为什么要学习Java并发编程?在现代计算机系统中,多核CPU已经非常普遍。
如果我们的程序只能利用单个核心的话,就无法充分发挥计算机的性能优势。
而学习并发编程可以让我们的程序能够更充分地利用多核CPU,从而提高程序的执行效率。
3. Java并发编程的基础知识在Java中,我们可以使用Thread类或者实现Runnable接口来创建线程。
另外,Java也提供了Executor Framework和Concurrency API来简化线程管理和并发编程任务的实现。
在编写并发程序时,我们需要考虑线程安全、死锁等问题,这些都是并发编程的基础知识。
4. Java并发编程的常用工具和技术- synchronized关键字:用于保护共享资源,防止多个线程同时访问。
它可以用来修饰方法或者代码块。
- Lock接口及其实现类(如ReentrantLock):提供了比synchronized更灵活、更强大的同步控制。
- Atomic包:提供了一系列原子操作类,可以保证某些操作的原子性。
- ThreadLocal类:可以让每个线程有自己独立的变量副本,避免共享变量的并发访问问题。
- 并发容器:如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等,用于在多线程环境下保证数据的安全性。
5. Java并发编程的高级主题Java并发编程还涉及一些比较高级的主题,比如并发集合、并发性能优化、线程池、异步编程、并发设计模式等。
这些技术和工具可以帮助我们更好地处理并发编程中的复杂问题,并提高程序的性能和可维护性。
6. 我对Java并发编程的个人看法作为一名Java开发者,我认为掌握并发编程是非常重要的。
在现代计算机系统中,程序的性能优化越来越重要,而并发编程正是提高程序性能的重要手段之一。
Java并发程序设计教程Java并发程序设计教程目录1.简介1.1 并发编程概述1.2 为什么需要并发编程1.3 并发编程的挑战2.线程基础2.1 线程的创建和启动2.2 线程的生命周期2.3 线程的状态转换2.4 线程安全性3.锁与同步3.1 互斥锁3.2 读写锁3.3 synchronized关键字3.4 volatile关键字4.并发容器4.1 ConcurrentHashMap4.2 ConcurrentLinkedQueue 4.3 ConcurrentSkipListSet4.4 BlockingQueue5.线程池5.1 线程池的优点5.2 线程池的创建和使用5.3 线程池的参数配置5.4 线程池的监控和管理6.并发工具类6.1 CountDownLatch6.2 CyclicBarrier6.3 Semaphore6.4 ExecutorService7.并发编程模型7.1 生产者-消费者模型 7.2 管程模型7.3 Future模型7.4 Actor模型8.并发编程设计思想8.1 使用领域模型8.2 使用消息传递8.3 避免共享状态8.4 保护共享状态9.分布式并发9.1 分布式锁9.2 分布式计算框架9.3 一致性算法9.4 分布式事务10.性能调优与测试10.1 使用线程池调优 10.2 避免使用锁10.3 性能测试工具10.4 垃圾回收优化11.安全性考虑11.1 正确使用volatile关键字11.2 防止线程死锁11.3 防止竞态条件11.4 安全发布对象附件:无法律名词及注释:1.并发编程:指在同一时间内执行多个任务的程序设计方法。
2.线程:是程序执行的最小单元,可以独立运行并拥有自己的执行环境。
3.锁:用于控制对共享资源的访问,保证多个线程之间的互斥性。
4.同步:多个线程之间按照一定的顺序依次访问共享资源。
5.并发容器:是Java并发包提供的一组线程安全的容器类。
Java并发编程是Java编程中的一个重要部分,它涉及到多个线程同时执行代码,以及如何处理线程间的同步和通信。
下面是一些关于Java并发编程的笔记:1. 线程:Java中的线程是并发编程的基础,它允许程序同时执行多个任务。
每个线程都有自己的执行路径和堆栈,并且可以独立地执行任务。
2. 锁:锁是线程同步的一种方式,它可以保证多个线程在访问共享资源时不会发生冲突。
Java中的synchronized关键字可以用来实现锁机制,也可以使用ReentrantLock类来实现更灵活的锁控制。
3. 并发集合:Java提供了一些并发集合类,如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等,这些集合类可以在多线程环境下安全地使用,避免了线程安全问题。
4. 并发控制:Java中的Executor框架和ForkJoin框架是实现并发控制的重要工具。
Executor框架可以管理线程池,方便地创建和销毁线程。
ForkJoin框架则适用于处理分治算法,通过将大任务拆分成小任务,然后使用工作窃取算法将任务分配给空闲的子线程。
5. 原子操作:原子操作是不可中断的操作,它们在执行过程中不会被其他线程干扰。
Java中的AtomicInteger、AtomicLong等类提供了原子操作的方法,可以保证多线程环境下的数据一致性。
6. 线程池:线程池是一种管理线程的机制,它可以在程序启动时预先创建一定数量的线程,并在需要时将任务分配给空闲的线程。
线程池可以有效地减少线程的创建和销毁开销,提高程序的性能。
7. 异步编程:异步编程是一种处理长时间运行任务的机制,它可以让程序在等待任务完成时继续执行其他任务。
Java 中的CompletableFuture类提供了异步编程的方法,可以让程序更加高效地利用CPU资源。
以上是关于Java并发编程的一些重要知识点,掌握这些知识点可以帮助你更好地理解和应用Java并发编程。
Java并发编程之概念⼀:并⾏与并发概念解释并⾏性和并发性是既相似⼜有区别的两个概念。
并⾏性是指两个或多个事件在同⼀时刻发⽣。
⽽并发性是指连个或多个事件在同⼀时间间隔内发⽣。
在多道程序环境下,并发性是指在⼀段时间内宏观上有多个程序在同时运⾏,但在单处理机环境下(⼀个处理器),每⼀时刻却仅能有⼀道程序执⾏,故微观上这些程序只能是分时地交替执⾏。
例如,在1秒钟时间内,0-15ms程序A运⾏;15-30ms程序B运⾏;30-45ms程序C运⾏;45-60ms程序D运⾏,因此可以说,在1秒钟时间间隔内,宏观上有四道程序在同时运⾏,但微观上,程序A、B、C、D是分时地交替执⾏的。
操作系统并发程序执⾏的特点:1. 并发环境下,由于程序的封闭性被打破,出现了新的特点:①程序与计算不再⼀⼀对应,⼀个程序副本可以有多个计算2. 并发程序之间有相互制约关系,直接制约体现为⼀个程序需要另⼀个程序的计算结果,间接制约体现为多个程序竞争某⼀资源,如处理机、缓冲区等。
3. 并发程序在执⾏中是⾛⾛停停,断续推进的并发和并⾏的作⽤ 通过并发和并⾏能够使得应⽤程序可以充分利⽤多核以及GPU的计算能⼒,从⽽提⾼应⽤程序的性能,⽐如在以下⼏个⽅⾯中:1. 使⽤异步I/O操作可以提⾼应⽤程序的响应性。
⼤多数的GUI应⽤程序都是⽤单个线程来控制所有UI界⾯的更新。
UI线程不应该被占⽤过长时间,不然UI界⾯就会失去对⽤户的响应。
2. 跨多线程的并⾏⼯作可以更好的利⽤系统的资源。
具有多CPU和GPU的现代计算机,通过并⾏可以指数级的提⾼CPU计算受限的应⽤程序的性能。
3. 同时执⾏多个I/O操作(如同时从多个⽹站上获取信息)可以提⾼总体的吞吐量(throughput),等待I/O相应的操作可以⽤来发起新的操作,或者是处理操作返回的结果。
并⾏和并发区别区别⼀:并发是指⼀个处理器同时处理多个任务。
并⾏是指多个处理器或者是多核的处理器同时处理多个不同的任务。