「完整FX」Java并发编程从入门到进阶 多场景实战

Java并发编程从入门到进阶 多场景实战

核心代码，注释必读

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Java并发编程的学习可以从入门到进阶，涉及多个方面和场景。首先，了解进程与线程的基本概念是必要的，这包括了进程的定义、线程的创建和运行原理等基础知识[[1]]。接着，深入理解并行与并发的区别，以及Java线程池的核心概念和工作机制，对于适应不同的应用场景至关重要[[2]]。此外，Java内存模型（JMM）的理解也是不可或缺的一部分，它关系到多线程程序的正确性和高效性[[3]]。

在掌握了基础知识之后，通过实战案例来加深理解是非常有帮助的。例如，可以学习如何使用Java多线程的基本工具，以及如何在实际项目中应用这些工具来优化资源使用率和提升程序效率[[5]]。具体到实战案例，可以参考单例模式、阻塞队列等经典案例，这些案例不仅能够帮助理解多线程编程的核心概念，还能锻炼解决实际问题的能力[[7]]。

进一步地，深入学习Java并发编程的进阶技术，如同步器AQS、并发容器、线程池、并发安全等，可以帮助全面掌握并发编程体系[[24]]。同时，了解Java虚拟机、操作系统和硬件等多个层次与角度的知识，对于深入理解并发编程也是非常重要的[[16]]。

最后，利用网络资源进行学习也是一个不错的选择。例如，B站上有许多高质量的Java并发编程教程，包括视频讲解和实战案例分析，这些资源可以帮助更直观地理解并发编程的相关知识[[23]][[25]][[28]]。

综上所述，Java并发编程的学习是一个从基础到深入的过程，需要通过理论学习、实战案例分析和利用网络资源等多种方式进行综合学习。通过这样的学习路径，可以逐步建立起对Java并发编程的深入理解和应用能力。

Java并发编程中进程与线程的基本概念是什么？

在Java并发编程中，进程和线程是两个基本概念。进程是指程序的一次动态执行过程，它包含了程序的指令和数据。每个进程都是独立运行的，拥有自己的地址空间、堆栈和其他资源[[33]]。进程之间是相互独立的，这意味着一个进程的崩溃不会影响到其他进程的正常运行[[35]]。

线程则是进程中的一个执行流，它是进程的一部分，负责执行特定的任务。通过创建和管理多个线程，可以实现程序的并发执行，即让多个任务同时进行，而不是顺序执行[[36]]。Java提供了Thread类和Runnable接口来创建和操作线程，使得开发者能够方便地实现多线程编程[[36]]。

进程和线程的关系可以这样理解：一个进程可以包含多个线程，这些线程共享进程的资源，但每个线程都有自己的执行栈和局部变量。因此，虽然线程共享进程的资源，它们仍然保持了相对独立性[[39]]。这种机制使得Java应用程序能够高效地利用CPU资源，提高程序性能、资源利用率和响应能力[[36]]。

总的来说，进程是操作系统中的基本单位，负责分配资源并执行程序；而线程是进程中的基本执行单元，负责完成特定的任务。在Java并发编程中，通过合理地使用进程和线程，可以有效地提高程序的并发性和效率。

Java线程池的核心概念和工作机制具体包括哪些？

Java线程池的核心概念和工作机制主要包括以下几个方面：

1. 线程池的概念：线程池是一种管理线程的工具，通过预先创建一定数量的线程（称为工作线程），并将其组织成一个集合，以提高执行任务的效率和响应速度。使用线程池可以避免频繁创建和销毁线程所带来的资源消耗和性能开销[[41]]。

2. 线程池的工作原理：当向线程池提交任务时，首先会判断线程池中当前运行的线程数量是否达到了核心线程数（corePoolSize）。如果未达到，就会创建新的线程来执行任务；如果已经达到了核心线程数，但阻塞队列（BlockingQueue）中的任务数量未满，则会将新任务放入队列中等待执行。只有当阻塞队列已满且工作线程数小于最大线程数（maximunPoolSize）时，才会再创建新的工作线程[[43]][[48]]。

3. 线程池的组成部分 ：Java并发包（java.util.concurrent ）提供了多种线程池实现类，如ExecutorService、ThreadPoolExecutor等。这些类内部通常包含以下几个关键组件：

   • 核心线程数（corePoolSize）：这是线程池在启动时就存在的固定数量的线程，用于处理基本的、立即的任务。
   • 最大线程数（maximunPoolSize）：这是线程池允许的最大线程数量。当任务数量超过核心线程数时，如果阻塞队列已满且工作线程数小于最大线程数，系统会创建新的工作线程来处理额外的任务。
   • 阻塞队列（BlockingQueue）：用于存储等待执行的任务。当所有核心线程和可选的额外线程都在忙碌时，新的任务会被放入队列中等待。
   • 任务队列（task queue）：用于存放等待执行的任务。
   • 工作线程（worker threads）：负责从任务队列中取出任务并执行。
   • 守护线程（daemon threads）：负责清理工作，如回收不再使用的线程等。

4. 线程池的优势：通过复用已经创建的线程，减少频繁创建和销毁线程所带来的资源消耗和性能开销。同时，通过任务队列的设计，可以有效地缓冲瞬时大量提交的任务，避免因任务过多而导致的系统过载[[42]][[45]][[50]]。

5. 线程池的使用 ：在Java中，可以通过Executors工厂类提供的便捷方法快速创建不同类型的线程池，如固定大小的线程池、可缓存的线程池等。这些方法背后是复杂的内部逻辑，旨在简化线程池的使用，但同时也隐藏了一些潜在的风险，如内存溢出（OOM）等问题[[46]][[49]]。

Java线程池的核心概念和工作机制涉及到线程池的基本定义、工作原理、组成部分以及其实现方式等方面。通过合理设计和使用线程池，可以有效地提高程序的执行效率和资源利用率。

Java内存模型（JMM）如何影响多线程程序的正确性和高效性？

Java内存模型（JMM）是Java虚拟机规范中的一部分，它定义了Java程序中变量、线程与主存以及工作内存之间的交互规则。这些规则主要涉及到多线程环境下的共享变量的可见性、指令重排等问题[[53]]。JMM的设计旨在屏蔽掉各种硬件和操作系统的内存访问差异，确保Java程序在不同的平台上都能达到一致的内存访问效果[[52]][[58]]。

对于多线程程序的正确性而言，JMM通过定义变量的访问方式和线程之间的通信机制，确保了共享变量的可见性和有序性。这意味着在一个线程对共享变量进行写操作后，其他线程能够及时看到这个变化，从而避免了数据不一致的问题。此外，JMM还规定了指令重排的限制，以保证程序的执行顺序符合预期，进一步增强了多线程程序的正确性[[59]][[60]]。

从高效性的角度来看，JMM在设计时对顺序一致性模型做了一些放松，这是因为如果完全按照顺序一致性模型来实现处理器和JMM，那么很多处理器和编译器的优化都会被禁止，这将严重影响程序的执行性能[[55]]。因此，JMM允许一定程度的优化，如指令重排序等，以提高程序的执行效率。同时，JMM也提供了一些关键字（如volatile）来帮助开发者控制变量的状态，确保在特定情况下能够获得更好的性能[[56]]。

Java内存模型（JMM）通过定义一系列规范和规则，不仅保证了多线程程序的正确性，还通过适当的优化提高了程序的执行效率。这对于开发高效、可靠的多线程Java应用程序至关重要。

在Java并发编程中，同步器AQS、并发容器、线程池、并发安全等进阶技术有哪些应用实例？

在Java并发编程中，同步器AQS（AbstractQueuedSynchronizer）、并发容器、线程池等进阶技术有着广泛的应用实例。

1. AQS的应用实例：

   • AQS是Java并发编程中的重要概念，它提供了一种实现阻塞队列式同步的方式。AQS的实现场景包括信号量（限流）、可重入锁、可重入读写锁、线程池、Latch闭锁等[[61]]。例如，ReentrantLock和ReentrantReadWriteLock都是基于AQS实现的[[62]]。此外，FutureTask在JDK1.7之前也继承了AQS来实现，尽管从JDK1.8开始改变了实现方式，但其核心思想并未改变[[62]]。

2. 并发容器的应用实例：

   • 并发容器如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList、ArrayBlockingQueue等，在多线程环境中提供了高效访问和操作数据的能力。这些容器通过内部的同步机制实现了线程安全，使得开发者无需显式同步代码就能在并发环境下安全地使用这些容器[[63]][[64]][[67]]。例如，ConcurrentHashMap提供了高效的Map接口实现，而CopyOnWriteArrayList则是一种特殊的List实现，它保证了在遍历时不会被修改，从而避免了常见的ConcurrentModificationException异常。

3. 线程池的应用实例：

   • 线程池是Java并发编程中的另一个重要组成部分，它允许重复利用已经创建的线程来执行任务，从而减少了线程创建和销毁的开销。线程池的设计和配置对于提高程序的性能和稳定性至关重要。虽然具体的线程池实现没有直接提及，但从理论上讲，线程池可以与AQS结合使用，以实现更复杂的同步控制逻辑[[68]]。

AQS、并发容器和线程池等技术在Java并发编程中扮演着核心角色，它们各自有着丰富的应用场景和实例，从简单的同步控制到复杂的并发数据结构和任务调度，都是基于这些技术构建的。

1. 单连接方式操作Redis的代码示例：

package com.imooc.redis;

import redis.clients.jedis.Jedis;

public class RedisSingle {
    public static void main(String[] args) {
        // 获取Jedis连接
        Jedis jedis = new Jedis("192.168.182.103", 6379);
        // 向Redis中添加数据，key=imooc，value=hello bigdata!
        jedis.set("imooc", "hello bigdata!");
        // 从Redis中查询key=imooc的value的值
        String value = jedis.get("imooc");
        System.out.println(value);
        // 关闭Jedis连接
        jedis.close();
    }
}

2. 使用连接池的方式操作Redis的代码示例：

import redis.clients.jedis.JedisPool;
import redis.clients.jedis.JedisPoolConfig;

public class RedisPool {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建连接池配置对象
        JedisPoolConfig poolConfig = new JedisPoolConfig();
        // 连接池中最大空闲连接数
        poolConfig.setMaxIdle(10);
        // 连接池中创建的最大连接数
        poolConfig.setMaxTotal(100);
        // 创建连接的超时时间
        poolConfig.setMaxWaitMillis(2000);
        // 从连接池中获取连接时会先测试一下连接是否可用
        poolConfig.setTestOnBorrow(true);
        // 获取Jedis连接池
        JedisPool jedisPool = new JedisPool(poolConfig, "192.168.182.103", 6379);
        // 从jedis连接池中取出一个连接
        Jedis jedis = jedisPool.getResource();
        String value = jedis.get("imooc");
        System.out.println(value);
        // 关闭Jedis连接
        jedis.close();
        // 关闭jedis连接池
        jedisPool.close();
    }
}