Java并發(fā)（多線程）。本文介紹如何使用Java進(jìn)行并發(fā)編程。它涵蓋了并行編程、不變性、線程、執(zhí)行器框架（線程池）、期貨、可調(diào)用的CompletableFuture和fork-join框架的概念。

1.什么是并發(fā)？

并發(fā)是并行運(yùn)行多個(gè)程序或程序的幾個(gè)部分的能力。如果一項(xiàng)耗時(shí)的任務(wù)可以異步或并行執(zhí)行，這將提高程序的吞吐量和交互性。

現(xiàn)代計(jì)算機(jī)在一個(gè)CPU中具有多個(gè)CPU或多個(gè)內(nèi)核。利用這些多核的能力可能是成功的大容量應(yīng)用程序的關(guān)鍵。

2.進(jìn)程與線程

一個(gè)進(jìn)程獨(dú)立運(yùn)行并與其他進(jìn)程隔離。它不能直接訪問其他進(jìn)程中的共享數(shù)據(jù)。進(jìn)程的資源，例如內(nèi)存和CPU時(shí)間，是通過操作系統(tǒng)分配給它的。

線程是所謂的輕量級(jí)進(jìn)程。它有自己的調(diào)用棧，但可以訪問同一進(jìn)程中其他線程的共享數(shù)據(jù)。每個(gè)線程都有自己的內(nèi)存緩存。如果一個(gè)線程讀取共享數(shù)據(jù)，它會(huì)將這些數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在自己的內(nèi)存緩存中。

線程可以重新讀取共享數(shù)據(jù)。

默認(rèn)情況下，Java應(yīng)用程序在一個(gè)進(jìn)程中運(yùn)行。在Java應(yīng)用程序中，您使用多個(gè)線程來實(shí)現(xiàn)并行處理或異步行為。

3.并發(fā)收益的限制

在Java應(yīng)用程序中，您使用多個(gè)線程來實(shí)現(xiàn)并行處理或異步行為。并發(fā)承諾更快地執(zhí)行某些任務(wù)，因?yàn)檫@些任務(wù)可以分為子任務(wù)，并且這些子任務(wù)可以并行執(zhí)行。當(dāng)然，運(yùn)行時(shí)間受到可以并行執(zhí)行的任務(wù)部分的限制。

理論上可能的性能增益可以通過以下稱為阿姆達(dá)爾定律的規(guī)則來計(jì)算。

如果F是程序不能并行運(yùn)行的百分比，N是進(jìn)程數(shù)，則最大性能增益為1/(F+((1-F)/N))。

4.并發(fā)問題

線程有自己的調(diào)用棧，但也可以訪問共享數(shù)據(jù)。因此，您有兩個(gè)基本問題，可見性和訪問問題。

如果線程A讀取后來由線程B更改的共享數(shù)據(jù)并且線程A不知道此更改，則會(huì)出現(xiàn)可見性問題。

如果多個(gè)線程同時(shí)訪問和更改相同的共享數(shù)據(jù)，則可能會(huì)出現(xiàn)訪問問題。

可見性和訪問問題可能導(dǎo)致：

活躍度失?。河捎跀?shù)據(jù)并發(fā)訪問中的問題，例如死鎖，程序不再反應(yīng)。

安全故障：程序創(chuàng)建了不正確的數(shù)據(jù)。

5.進(jìn)程和線程

Java程序在自己的進(jìn)程中運(yùn)行，默認(rèn)情況下在一個(gè)線程中運(yùn)行。Java通過代碼支持線程作為Java語言的一部分Thread。Java應(yīng)用程序可以通過此類創(chuàng)建新線程。

Java 1.5還為包的并發(fā)提供了改進(jìn)的支持java.util.concurrent。

6.鎖和線程同步

Java提供了鎖來保護(hù)代碼的某些部分，以便同時(shí)由多個(gè)線程執(zhí)行。鎖定某個(gè)方法或Java類的最簡(jiǎn)單方法是使用synchronized關(guān)鍵字定義方法或類。

Java中的synchronized關(guān)鍵字確保：

只有一個(gè)線程可以同時(shí)執(zhí)行一段代碼

進(jìn)入同步代碼塊的每個(gè)線程都會(huì)看到由同一鎖保護(hù)的所有先前修改的效果

對(duì)于線程塊的互斥訪問和線程之間的可靠通信，同步是必需的。

您可以使用synchronized關(guān)鍵字來定義方法。這將確保只有一個(gè)線程可以同時(shí)進(jìn)入該方法。另一個(gè)調(diào)用這個(gè)方法的線程會(huì)一直等到第一個(gè)線程離開這個(gè)方法。

public synchronized void critial() {
    // some thread critical stuff
    // here
}

您還可以使用synchronized關(guān)鍵字來保護(hù)方法中的代碼塊。該塊由一個(gè)鍵保護(hù)，該鍵可以是字符串或?qū)ο蟆＿@把鑰匙叫做鎖。

所有受同一個(gè)鎖保護(hù)的代碼只能由一個(gè)線程同時(shí)執(zhí)行。

例如下面的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)將確保只有一個(gè)線程可以訪問add()andnext()方法的內(nèi)部塊。

package de.vogella.pagerank.crawler;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

/**
 * Data structure for a web crawler. Keeps track of the visited sites and keeps
 * a list of sites which needs still to be crawled.
 *
 * @author Lars Vogel
 *
 */
public class CrawledSites {
    private List<String> crawledSites = new ArrayList<String>();
    private List<String> linkedSites = new ArrayList<String>();

    public void add(String site) {
        synchronized (this) {
            if (!crawledSites.contains(site)) {
                linkedSites.add(site);
            }
        }
    }

    /**
     * Get next site to crawl. Can return null (if nothing to crawl)
     */
    public String next() {
        if (linkedSites.size() == 0) {
            return null;
        }
        synchronized (this) {
            // Need to check again if size has changed
            if (linkedSites.size() > 0) {
                String s = linkedSites.get(0);
                linkedSites.remove(0);
                crawledSites.add(s);
                return s;
            }
            return null;
        }
    }

}

以上就是動(dòng)力節(jié)點(diǎn)小編介紹的"2022年Java并發(fā)-多線程的學(xué)習(xí)指南"，希望對(duì)大家有幫助，如有疑問，請(qǐng)?jiān)诰€咨詢，有專業(yè)老師隨時(shí)為您服務(wù)。