87、Java并发编程：原理、状态与执行框架

Java并发编程：原理、状态与执行框架

1. 并发编程概述

在复杂的现实世界中，同时处理多个任务是常见需求。并发意味着两个或多个任务同时取得进展。在2000年代初之前，大多数计算机只有单个处理器，操作系统通过快速切换任务来实现并发，每个任务执行一小部分后再切换到下一个，确保所有任务持续推进。例如，个人计算机可以同时编译程序、发送文件到打印机、接收电子邮件等。

并行是并发的子集，指两个或多个任务同时执行。人体就是一个并行操作的例子，呼吸、血液循环、消化、思考和行走等可以同时进行。如今的多核计算机具备多个处理器，能够并行执行任务。

Java通过语言和API支持并发编程。Java程序可以有多个执行线程，每个线程有自己的方法调用栈和程序计数器，能与其他线程并发执行，同时共享应用程序级资源，如内存和文件句柄，这种能力称为多线程。

并发编程有许多应用场景。例如，在互联网上流式传输音频或视频时，用户通常不想等到整个文件下载完成才开始播放。可以使用多个线程，一个线程负责下载（生产者），另一个线程负责播放（消费者），这两个活动并发进行。为避免播放卡顿，线程需要同步，即协调它们的动作，确保播放器线程在内存中有足够的音频或视频数据时才开始工作。

然而，编写多线程程序并不容易。虽然人类大脑可以同时执行多个功能，但人们很难在并行的思维流之间切换。可以通过一个实验来体会：打开三本书到第1页，尝试同时阅读这三本书，轮流从每本书中读几个单词，会发现切换书籍、记住阅读位置、理解内容等都很有挑战，这就像多线程编程中的困难。

为了降低并发编程的难度和出错概率，建议遵循以下准则：
1. 大多数程序员应使用并发API中现有的集合类和接口，它们会自动管理