《Java并发编程实战》学习笔记（1）

关注

原创最新推荐文章于 2026-04-04 09:10:09 发布 325 阅读 AI 写同款· GEO 优化 ›

ESP32-S3数字麦克风入门：手把手教你用Arduino IDE读取MSM261S4030H0R的I2S数据本文详细介绍了如何使用Arduino IDE读取MSM261S4030H0R数字麦克风的I2S数据，涵盖硬件连接、代码编写和数据可视化全流程。重点解决I2S引脚配置、环境噪声过滤和声波观察等实际问题，适合ESP32-S3开发者快速上手数字麦克风应用。阅读详情

第一章：介绍

知识点：

进程是资源（CPU、内存等）分配的基本单位
线程是CPU调度和分派的基本单位
一个进程包括一个或多个线程

1、为什么应用程序需要从单线程发展为多线程（从同步到异步）？

资源利用。程序有时候需要等待外部的操作，比如输入和输出，并且在等待的时候不可能进行有价值的工作。在等待的时候，让其他的程序运行会提高效率。
公平。多个用户或程序可能对系统资源有平等的优先级别。让他们通过更好的时间片方式来共享计算机，这要比结束一个程序后才开始下一个程序更可取。
方便。写一些程序，让它们各自执行一个单独任务并进行必要的相互协调，这要比编写一个程序来执行所有的任务更容易，更让人满意。

第二章：线程安全

一个对象的状态就是它的数据。编写线程安全的代码，本质上就是管理对状态（state）的访问，而且通常都是共享的、可变的状态。

所谓共享，是指一个变量可以被多个线程访问；所谓可变，是指变量的值在其生命周期内可以改变。我们讨论的线程安全性好像是关于代码的，但是我们真正要做的，是在不可控制的并发访问中保护数据。

在没有正确同步的情况下，如果多个线程访问了同一个变量，你的程序就存在隐患。有3种方法修复它：

不要跨线程共享变量；
使状态变量为不可变的；或者
在任何访问状态变量的时候使用同步。

线程安全的定义：

当多个线程访问一个类时，如果不用考虑这些线程在运行时环境下的调度和交替执行，并且不需要额外的同步及在调用方代码不必作其他的协调，这个类的行为仍然是正确的，那么称这个类是线程安全的。

无状态对象永远是线程安全的。

线程不安全之复合操作

读-改-写（read-modify-write）

@NotThreadSafe
public class UnsafeCountingFactorizer implements Servlet {
    private long count = 0;
    public long getCount() { return count; }
    public void service(ServletRequest req, ServletResponse resp) {
        BigInteger i = extractFromRequest(req);
        BigInteger[] factors = factor(i);
        ++count;
        encodeIntoResponse(resp, factors);
    }
}

检查再运行（check-act）

@NotThreadsafe
public class LazyInitRace {
    private Expensive0bject instance = null;
    public ExpensiveObject getInstance() {
        if ( instance == null ) {
            instance = new Expensive0bject();
        }
        return instance;
    }
}

为了确保线程安全，“检查再运行” 操作(如惰性初始化)和读-改-写操作(如自增)必须是原子操作。我们将“检查再运行”和“读-改-写”的全部执行过程看作是复合操作：为了保证线程安全，操作必须原子地执行。

我们会在下一节考虑用Java内置的原子性机制——锁。现在，我们先用其他方法修复这个问题——使用已有的线程安全类。

@ThreadSafe
public class CountingFactorizer implements Servlet {
    private final AtomicLong count = new AtomicLong(0);
    public long getCount() { return count.get(); }
    public void service(ServletRequest req, ServletResponse resp) {
        BigInteger i = extractFromRequest(req);
        BigInteger[] factors = factor(i);
        count.incrementAndGet();
        encodeIntoResponse(resp, factors);
    }
}

java.util.concurrent.atomic包中包括了原子变量(atomic variable) 类，这些类用来实现数字和对象引用的原子状态转换。把long类型的计数器替换为AtomicLong类型的，我们可以确保所有访问计数器状态的操作都是原子的。计数器是线程安全的了。

内部锁

Java提供了强制原子性的内置锁机制：synchronized。一个synchronized块有两部分：锁对象的引用，以及这个锁保护的代码块。

每个Java对象都可以隐式地扮演一个用于同步的锁的角色；这些内置的锁被称作内部锁（intrinsic locks）或监视器锁（monitor locks）。

执行线程进入synchronized块之前会自动获得锁；而无论通过正常控制路径退出，还是从块中抛出异常，线程都在放弃对synchronized块的控制时自动释放锁。

获得内部锁的唯一途径是：进入这个内部锁保护的同步块或方法。

内部锁在Java中扮演了互斥锁（mutual exclusion lock，也称作mutex）的角色，意味着至多只有一个线程可以拥有锁，当线程A尝试请求一个被线程B占有的锁时，线程A必须等待或者阻塞，直到B释放它。如果B永远不释放锁，A将永远等下去。

重进入（Reentrancy）

当一个线程请求其他线程已经占有的锁时，请求线程将被阻塞。然而内部锁是可重进入的，因此线程在试图获得它自己占有的锁时，请求会成功。

重进入意味着所的请求是基于“每线程（per-thread）”，而不是基于“每调用（per-invocation） ”的。

重进入的实现是通过为每个锁关联一个请求计数（acquisition count）和一个占有它的线程。当计数为0时，认为锁是未被占有的。

线程请求一个未被占有的锁时，JVM将记录锁的占有者，并且将请求计数置为1。如果同一线程再次请求这个锁，计数将递增；每次占用线程退出同步块，计数器值将递减。直到计数器达到0时，锁被释放。

/**
*	如果该锁不是可重入的，代码将死锁
*/
public class Widget {
	public synchronized void doSomething() {
		...
	}
}
public class LoggingWidget extends Widget {
	@Override
	public synchronized void doSomething() {
		super.doSomething();
	}
}