Java并发库简介

1.传统线程创建方式

       集成Thread类,重写run方法;实现Runnable接口,重写run方法,并把Runnable的接口实现传给Thread。

2.线程互斥技术----synchronized

    synchronized可用于方法和代码块中,在多个线程处理同一数据源时,防止出现并发问题。

            public synchronized void Method1(){ ...... }

            synchronized (Object o){ ...... }

3.ThreadLocal处理线程间共享数据

    该类提供了线程局部 (thread-local) 变量。访问某个变量(通过其 getset 方法)的每个线程都有自己的局部变量,它独立于变量的初始化副本。类似于map集合,只是这里不需要指定key值,这里的key值默认为当前线程。

    ThreadLocal<T> threadLocal = new ThreadLocal<T>();

    threadLocal.set(new T());

    T t = threadLocal.get();

4.线程池Executors

    Executors用于创建线程池,常用的静态方法:
        

newFixedThreadPool(int nThreads)创建固定数量的线程池
newCachedThreadPool()创建缓存的线程池
newSingleThreadExecutor()创建单个线程
  

返回值类型均为ExecutorService

ExecutorService service = Exrcutors.newFixedThreadPllo(5);  创建五个线程

service.execute(new Runnable(){...});  执行线程任务

5.Callable接口

  Callable 接口类似于 Runnable,两者都是为那些其实例可能被另一个线程执行的类设计的。但是 Runnable 不会返回结果,并且无法抛出经过检查的异常。而Callable可以返回一个结果,这个返回值可以被Future拿到,也就是说,Future可以拿到异步执行任务的返回值 .

    实现Callable<T>接口需要重写call方法。

ExecutorService service = Exrcutors.newSingleThreadExecutor();  创建一个线程

Futrue<T> future = service.submit( new Callable<T>(){ public T call(){ ......} );  执行线程任务

如果多个线程执行Callable任务,返回多个Future,需要借助CompletionService<T>接口

    ExecutorService service = Exrcutors.newFixedThreadPllo(5);  创建五个线程

    CompletionService<T> completionService = new ExecutorCompletionService<T>(service); 将线程池放进去

completionService.summit(new Callable(){......}); 执行线程任务

   Future<T> future = completionService.take();获取并移除表示下一个已完成任务的 Future,

                                               如果目前不存在这样的任务,则等待

    future.get();

关于Future:

Future 表示异步计算的结果。它提供了检查计算是否完成的方法,以等待计算的完成,并获取计算的结果。

计算完成后只能使用 get 方法来获取结果,如有必要,计算完成前可以阻塞此方法。取消则由 cancel 方法来执行。

还提供了其他方法,以确定任务是正常完成还是被取消了。一旦计算完成,就不能再取消计算。

6.线程锁Lock

    Lock功能与synchronized类似,使用简单。

    Lock lock = new ReentrantLock();

    lock.lock();

    lock.unLock();

7.读写锁ReadWriteLock

锁又分为读锁和写锁,读锁与读锁不互斥,读锁与写锁互斥,写锁与写锁互斥,这是由jvm自己控制的

ReadWriteLock rwk = new ReentrantReadWriteLock();

读锁:rwk.readLock().lock();

     rwk.readLock().unlock();

写锁:rwk.writeLock().lock();

     rwk.writeLock().unlock();

8.Condition条件阻塞

    Conditon可以用来替换传统的wait() 和 notify() 方法;

    Condition必须和Lock一起使用,没有Lock就没法使用Condition.

        Lock lock = new ReentrantLock();

        Condition condition = lock.newCondition();

        lock.lock(); ...... condition.await(); ......condition.signal();//唤醒某一个线程

9.Semaphore线程同步工具

    Semaphore通常用于限制访问某些资源的线程数,但是并未实现线程同步问题。常用方法acquire、release,用户获取和释放线程资源。

        ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();//使用并发库,创建缓存的线程池  

        Semaphore sp = new Semaphore(3);//创建一个Semaphore信号量,并设置最大并发数为3

               new Thread(new Runnable() {

                                    public void run(){ .... sp.acquire(); ...... sp.release()});

10.CyclicBarrier线程同步工具

        CyclicBarrier可以使不同的线程彼此等待,等这些不同的线程都执行完了,再执行下面的程序。一般用于主任务执行需要所有的子任务执行完毕的功能需求中。

        ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();

    CyclicBarrier cb = new CyclicBarrier(2);//设置2个等待线程,2个线程都执行完,再执行后面的程序。

    new Runnable(){

        public void run(){ runnable1; cb.await(); runnable2; cb.await(); };

11.Exchanger线程同步工具

        Exchanger只能用于两个线程之间交换数据,如果是多个线程运行,一次也只能在两个线程间交换数据。

        只有当每个线程都在进入 exchange ()方法并给出对象时,才能接受其他线程返回时给出的对象。







### Java并发库的使用与功能介绍 Java并发库Java平台中用于支持多线程和并发编程的重要工具集合。它提供了丰富的类和接口,帮助开发者高效地实现高并发程序。以下是对Java并发库主要功能和使用的详细介绍。 #### 1. 并发库的核心组件 Java并发库的主要组件包括原子类、线程池、同步工具以及异步编程支持等。这些组件在不同的场景下发挥着重要作用[^1]。 #### 2. 原子类 Java通过`java.util.concurrent.atomic`包提供了一系列原子类,如`AtomicInteger`和`AtomicLong`,它们能够确保对共享资源的操作具有原子性。然而,在高并发场景下,这些原子类可能会成为性能瓶颈。为了解决这一问题,Java 8引入了`LongAdder`类,它可以更高效地处理高并发计数场景[^2]。 #### 3. 线程线程池是Java并发库中的重要组成部分,用于管理和复用线程资源。通过线程池,可以避免频繁创建和销毁线程带来的开销。例如,`Executors.newFixedThreadPool(4)`可以创建一个固定大小的线程池。此外,Java 8的`CompletableFuture`进一步增强了线程池的功能,允许开发者更灵活地定义异步任务链[^3]。 ```java ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(4); CompletableFuture.supplyAsync(() -> { // 异步任务1 return queryFromDatabase(); }, pool).thenApplyAsync(result -> { // 异步任务2 return processResult(result); }, pool).exceptionally(ex -> { // 异常处理 return handleException(ex); }); ``` #### 4. 同步工具 Java并发库还提供了多种同步工具,如`Phaser`。`Phaser`是一个灵活的同步屏障,支持多个阶段的同步和动态参与者调整。与传统的`CountDownLatch`和`CyclicBarrier`相比,`Phaser`更加通用且高效。然而,在使用`Phaser`时需要注意避免死锁或资源争用等问题[^4]。 #### 5. 虚拟线程Java 19+) 从Java 19开始,虚拟线程被引入作为实验性特性。虚拟线程是一种轻量级线程,能够显著降低线程管理的开销,从而提升高并发程序的性能[^3]。 ```java // 使用虚拟线程执行任务 try (var executor = Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor()) { executor.submit(() -> { // 任务逻辑 return result; }); } ``` ### 总结 Java并发库提供了丰富的功能,涵盖了原子操作、线程池管理、同步工具以及异步编程等多个方面。通过合理使用这些工具,开发者可以构建高效、可靠的并发程序。
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