《線程和多線程》課件

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制作人：時間：2024年X月目錄第1章線程和多線程基礎(chǔ)第2章線程同步與互斥第3章線程安全與并發(fā)性能優(yōu)化第4章并發(fā)編程的設(shè)計模式第5章Java并發(fā)包第6章性能調(diào)優(yōu)和性能測試第7章附錄第8章結(jié)語01第1章線程和多線程基礎(chǔ)

什么是線程線程是程序執(zhí)行流的最小單元，它可以獨(dú)立執(zhí)行任務(wù)。線程共享相同的內(nèi)存空間，能夠更高效地處理數(shù)據(jù)和信息。

為什么需要多線程多線程能夠同時處理多個任務(wù)，提高程序的執(zhí)行效率。提高程序的并發(fā)性和效率多線程可以更好地利用計算資源，充分發(fā)揮多核處理器的性能優(yōu)勢。更好地利用多核處理器

線程和進(jìn)程的區(qū)別進(jìn)程擁有獨(dú)立的內(nèi)存空間，而線程共享內(nèi)存。線程更加輕量級，創(chuàng)建和銷毀的開銷更小，能夠更高效地實(shí)現(xiàn)并發(fā)處理。Thread類和Runnable接口是Java中常用的線程創(chuàng)建方式，可以簡單高效地實(shí)現(xiàn)多線程。使用Thread類的實(shí)例或?qū)崿F(xiàn)Runnable接口來創(chuàng)建線程0103

02通過調(diào)用start()方法，可以啟動線程的執(zhí)行，讓線程開始處理任務(wù)。通過start()方法啟動線程的執(zhí)行02第2章線程同步與互斥

為什么需要線程同步線程同步是為了避免多個線程同時訪問共享資源導(dǎo)致數(shù)據(jù)不一致性的問題。另外，線程同步也可以避免死鎖等潛在問題的發(fā)生，確保程序運(yùn)行的穩(wěn)定性和可靠性。

synchronized關(guān)鍵字確保數(shù)據(jù)一致性同一時刻只有一個線程訪問共享資源靈活應(yīng)用方法級別和代碼塊級別

Lock接口更多同步選項提供靈活的線程同步解決方案高級應(yīng)用實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的同步需求

線程協(xié)調(diào)CountDownLatch0103

02多線程控制CyclicBarrier線程同步與互斥總結(jié)線程同步與互斥是多線程編程中非常重要的概念，合理運(yùn)用同步機(jī)制可以避免多線程訪問共享資源導(dǎo)致的問題，提高程序的并發(fā)性能和穩(wěn)定性。掌握synchronized關(guān)鍵字和Lock接口的使用，以及掌握各種同步工具類的應(yīng)用，是成為優(yōu)秀多線程程序員的必備技能。03第3章線程安全與并發(fā)性能優(yōu)化

活鎖

饑餓

線程安全性問題死鎖

并發(fā)性能優(yōu)化如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList使用并發(fā)容器復(fù)用線程，減少線程創(chuàng)建銷毀開銷使用線程池

并發(fā)性能調(diào)優(yōu)工具可以使用JMC(JavaMissionControl)、VisualVM等工具進(jìn)行并發(fā)性能的分析和調(diào)優(yōu)

避免使用線程共享的可變狀態(tài)0103

02

盡量降低線程間的通信耗時04第四章并發(fā)編程的設(shè)計模式

不變模式不變模式通過不可變對象來確保線程安全。在并發(fā)編程中，使用不可變對象可以避免多個線程同時修改數(shù)據(jù)導(dǎo)致的問題。一些Java類如String、BigInteger等就是基于不變模式設(shè)計的。

讀寫鎖模式并發(fā)讀取允許多個線程同時讀取共享資源獨(dú)占寫入寫操作時需要獨(dú)占鎖

協(xié)作處理通過一個生產(chǎn)者和多個消費(fèi)者間的協(xié)作來處理數(shù)據(jù)0103

02使用BlockingQueue可以使用BlockingQueue來實(shí)現(xiàn)控制線程的數(shù)量和執(zhí)行順序靈活調(diào)整優(yōu)化任務(wù)分配

線程池模式避免頻繁創(chuàng)建銷毀線程的開銷節(jié)省資源提高性能總結(jié)并發(fā)編程的設(shè)計模式是提高多線程程序質(zhì)量和效率的重要手段。不變模式、讀寫鎖模式、生產(chǎn)者-消費(fèi)者模式和線程池模式都是常見的設(shè)計模式，每種模式都有其特點(diǎn)和適用場景。合理應(yīng)用這些設(shè)計模式可以使并發(fā)編程更加穩(wěn)定和高效。05第5章Java并發(fā)包

用于管理并發(fā)任務(wù)的執(zhí)行Executor0103類似于Runnable接口，能返回計算結(jié)果Callable02用于獲取異步任務(wù)的執(zhí)行結(jié)果FutureCopyOnWriteArrayList線程安全的動態(tài)數(shù)組適用于讀操作頻繁的場景ConcurrentLinkedQueue線程安全的隊列適用于高并發(fā)情況下的數(shù)據(jù)交換ConcurrentSkipListMap線程安全的跳表適用于有序的鍵值對存儲并發(fā)容器ConcurrentHashMap線程安全的哈希表適用于多線程讀寫操作的場景并發(fā)庫控制同時訪問某個資源的線程數(shù)量Semaphore倒計時計數(shù)器，用于某個操作需要等待其他操作完成CountDownLatch同步多個線程，等待所有線程到達(dá)某個屏障后再繼續(xù)執(zhí)行CyclicBarrier

Callable和FutureCallable接口類似于Runnable接口，可以返回計算結(jié)果。Future接口可以用來獲取異步計算的結(jié)果。它們一起為并發(fā)編程提供了更多的靈活性和控制能力。通過Callable和Future，我們可以實(shí)現(xiàn)異步任務(wù)的執(zhí)行并且獲取其結(jié)果，在多線程環(huán)境下更高效地處理任務(wù)。

06第六章性能調(diào)優(yōu)和性能測試

性能調(diào)優(yōu)方法性能調(diào)優(yōu)是通過代碼優(yōu)化、資源管理、緩存優(yōu)化等手段來提高程序性能的過程。合理利用硬件資源也是提高性能的重要手段，需要綜合考慮多方面因素來優(yōu)化程序性能。

JVM調(diào)優(yōu)優(yōu)化內(nèi)存使用和線程管理調(diào)整JVM參數(shù)選擇合適的垃圾回收算法垃圾回收策略

用于測試并發(fā)性能JMeter工具0103

02進(jìn)行壓力測試ApacheBench總結(jié)線程和多線程是并發(fā)編程的基礎(chǔ)，理解并掌握并發(fā)編程的知識對于提高程序性能至關(guān)重要。通過性能調(diào)優(yōu)和性能測試，可以找出性能瓶頸并進(jìn)行系統(tǒng)優(yōu)化，從而提升程序的執(zhí)行效率。07第7章附錄

附錄A:Java線程安全編程實(shí)踐確保程序穩(wěn)定可靠運(yùn)行使用同步防止線程安全問題鎖提高程序的并發(fā)性能并發(fā)容器

饑餓線程長時間不被調(diào)度執(zhí)行可以通過公平鎖進(jìn)行防止活鎖線程持續(xù)重復(fù)相同的操作需要特定的策略解決解決方案設(shè)計模式同步工具類附錄B:Java并發(fā)編程常見問題與解決方案死鎖造成程序阻塞需要解除死鎖的情況用于管理線程池Executor0103

02用于獲取異步計算結(jié)果Future附錄D:Java并發(fā)編程最佳實(shí)踐避免共享可變狀態(tài)、減少線程間通信、使用并發(fā)容器是Java并發(fā)編程的最佳實(shí)踐。通過實(shí)踐不斷提高并發(fā)編程水平，確保程序的穩(wěn)定性和性能。Java并發(fā)編程技巧總結(jié)使用同步、鎖線程安全編程應(yīng)對死鎖、饑餓、活鎖并發(fā)問題解決掌握Executor、Future并發(fā)工具應(yīng)用避免共享狀態(tài)、減少通信最佳實(shí)踐Java并發(fā)編程效率提升優(yōu)秀的Java并發(fā)編程技巧是提升程序效率的重要保障，通過合理的線程安全編程實(shí)踐和運(yùn)用并發(fā)工具，可以有效解決常見的并發(fā)問題，確保程序的可靠性和高性能。

08第八章結(jié)語

總結(jié)理解并掌握線程和多線程編程是Java開發(fā)者必備的技能。合理地利用并發(fā)編程可以