《JAVA并发编程实践》这本书深入探讨了Java平台上的并发编程技术。并发编程是现代软件开发中的重要组成部分,尤其是在多核处理器越来越普及的今天,利用并发能够显著提高程序的执行效率和响应速度。以下是对该主题的一些关键知识点的详细阐述:
1. **线程与进程**:在操作系统中,进程是资源分配的基本单位,而线程是执行的基本单位。Java通过Thread类提供了对线程的支持,可以创建并管理多个线程,实现并发执行。
2. **并发基础**:Java中的并发机制主要包括线程的创建(Thread类、Runnable接口)、线程的启动(start()方法)、线程的生命周期(新建、就绪、运行、阻塞、结束)以及线程的同步和通信。
3. **同步机制**:Java提供了多种同步机制来避免数据竞争,包括synchronized关键字(同步代码块和同步方法)、Lock接口(如ReentrantLock可重入锁)、Semaphore信号量、CountDownLatch倒计时器等。
4. ** volatile 关键字**:volatile用于保证多线程环境下的可见性和有序性,但不能保证原子性。它能确保一个线程修改共享变量后,其他线程可以立即看到修改。
5. **线程安全**:线程安全的类或方法能够在多线程环境中正确工作,不会因为并发访问而导致数据不一致。Java集合框架中的ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等就是线程安全的。
6. **并发工具类**:Java的java.util.concurrent包提供了丰富的并发工具,如ExecutorService、Future、Callable等,它们可以帮助我们更高效地管理线程池和异步任务。
7. **死锁、活锁和饥饿**:并发编程中常见的问题,死锁是两个或多个线程互相等待对方释放资源导致的僵局;活锁是线程不断地尝试获取资源但始终无法成功,造成无限循环;饥饿则是线程无法获得必要的资源,导致无法执行。
8. **线程优先级与调度**:Java允许为线程设置优先级,但实际调度策略依赖于操作系统,优先级高的线程不一定先执行。线程调度策略有抢占式调度和时间片轮转等。
9. **并发容器**:Java并发容器如ConcurrentHashMap、ConcurrentLinkedQueue、BlockingQueue等,它们设计时考虑了并发性能,比传统的容器更适用于多线程环境。
10. **原子操作与Atomic类**:Java提供了一组原子类,如AtomicInteger、AtomicBoolean等,它们保证了基本类型的原子性操作,无需使用synchronized进行同步。
11. **并发编程设计模式**:如生产者-消费者模式、读写锁模式、双检锁/双重校验锁(DCL)等,这些模式有助于我们在并发编程中编写更加高效和稳定的代码。
12. **Java内存模型(JMM)**:描述了线程如何共享和访问主内存中的数据,以及如何保证线程间的数据一致性。
以上是Java并发编程中的核心概念和重要知识点。在实际编程中,理解并熟练运用这些知识,可以有效地编写出高效、安全的并发程序。不过,需要注意的是,每个主题都可能涉及更深层次的内容,需要通过学习和实践不断深入探索。例如,深入理解JVM内存模型和垃圾回收机制,以及如何进行性能调优,都是提升并发编程能力的关键。