【Java笔记】第16章：多线程

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正文

1. 进程

进程的定义：

• 进程：操作系统中的每个应用程序实例称为进程。
• 多进程并发：操作系统支持多个进程并发执行。微观上是串行执行（一个接一个地获取 CPU 时间片），宏观上表现为并行。

2. 线程

2.1 线程的概念

• 线程：一个进程中并发执行的多个任务，线程是执行任务的最小单位。
• 主线程：默认执行 main 函数的线程称为主线程，从 main 开始到 main 结束。

2.2 多线程实现方式

2.2.1 继承 Thread 类

class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("线程运行中");
    }
}
MyThread t1 = new MyThread();
t1.start(); // 启动线程

2.2.2 实现 Runnable 接口

class MyRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("线程运行中");
    }
}
Thread t2 = new Thread(new MyRunnable());
t2.start();

3. 线程状态

常用方法

• sleep(long ms)：让当前线程休眠一段时间。
• join()：让调用线程等待另一个线程执行完再继续。

4. 线程同步

4.1 概念

• 临界资源：多个线程并发访问的共享资源称为临界资源。
• 原子操作：不可分割的操作，确保执行的完整性。

4.2 同步的两种方式

4.2.1 同步代码块

使用 synchronized 锁定临界资源。

synchronized (resource) {
    // 原子操作
}

4.2.2 同步方法

public synchronized void syncMethod() {
    // 原子操作
}

5. 线程间的通信

5.1 常用方法

• wait()：使线程等待，释放锁。
• notify() / notifyAll()：唤醒等待的线程。

5.2 扩展：sleep() 和 wait() 的区别

• sleep(long ms)：线程休眠，释放 CPU 但不释放锁。
• wait()：线程进入等待状态，释放 CPU 和锁。

6. 线程池

6.1 线程池的优点

减少创建和销毁线程的开销，线程可以重复使用。

6.2 常用类

• Executor：顶级线程池接口。
• ExecutorService：常用的线程池接口。
  • submit(Runnable r)：提交任务。
  • shutdown()：关闭线程池。

线程池的创建

ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(5); // 固定大小线程池
pool.submit(new MyRunnable());
pool.shutdown();

7. Callable 接口

7.1 概念

Callable 接口支持带返回值的任务，并可以抛出异常。

7.2 示例

Callable<Integer> task = () -> 42;
Future<Integer> future = pool.submit(task);
Integer result = future.get(); // 获取结果

8. 常用集合补充

8.1 Queue 队列

Queue 是先进先出（FIFO）的数据结构。常用方法包括：

• add(Object o)：添加元素。
• poll()：获取并移除队头元素。

8.2 线程安全的集合类

• CopyOnWriteArrayList：在写操作中加锁，读操作效率高。
• ConcurrentLinkedQueue：线程安全的 Queue 实现。
• ConcurrentHashMap：线程安全且高效的 Map 实现，支持并发读写。

8.3 Lock 锁

Lock 提供更灵活的锁机制：

• lock()：获取锁。
• unlock()：释放锁（通常在 finally 中调用）。

示例：

Lock lock = new ReentrantLock();
try {
    lock.lock();
    // 临界区代码
} finally {
    lock.unlock();
}

结语
感谢您的阅读！期待您的一键三连！欢迎指正！