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concurrent.thread api

admin
行业动态
2025-03-17
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concurrent.thread API 是 Java 中用于多线程编程的一组工具类，提供了多种创建、管理和操作线程的方法。

在Java编程中，concurrent.thread API 提供了丰富的多线程编程工具和类库，用于简化并发编程的复杂性，以下是对这些API的详细解析：

一、基本概念

1、线程：线程是程序中独立执行的路径，是系统分配处理器时间的基本单位，在Java中，线程可以通过继承Thread类或实现Runnable接口来创建。

2、并发与并行：并发是指多个任务同时发生，而并行则是指多个任务同时执行，在多核处理器上，并行可以显著提高程序的执行效率。

3、线程的不同状态：Java中的线程可以处于多种状态，如新建（NEW）、就绪（RUNNABLE）、阻塞（BLOCKED）、等待（WAITING）、超时等待（TIMED_WAITING）和终止（TERMINATED）等。

二、核心API

1、Thread类

创建与启动：通过new Thread()创建线程对象，并调用start()方法启动线程。start()方法会调用run()方法，由JVM自动切换到新线程执行。

休眠与中断：sleep(long millis)方法可以让当前线程进入睡眠状态，让出CPU资源给其他线程执行。interrupt()方法用于中断线程，设置线程的中断状态，并可能抛出InterruptedException异常。

优先级与获取当前线程：setPriority(int newPriority)方法可以设置线程的优先级，范围从1（最低）到10（最高）。getPriority()方法返回当前线程的优先级。currentThread()静态方法返回对当前线程的引用。

线程合并：join()方法使当前线程等待另一个线程完成执行，常用于主线程等待子线程完成工作后再继续执行。

2、并发工具类

CountDownLatch：允许一个或多个线程等待其他线程完成操作。CountDownLatch(int count)构造方法创建一个倒计时器，countDown()方法递减计数器，await()方法阻塞直到计数器为零。

CyclicBarrier：使一组线程互相等待到达共同的屏障点。CyclicBarrier(int parties)构造方法创建一个屏障，await()方法使线程等待直到所有线程都到达屏障点。

Semaphore：控制访问共享资源的许可数量。Semaphore(int permits)构造方法创建一个信号量，acquire()方法请求一个许可，release()方法释放一个许可。

Exchanger：用于在两个线程之间交换数据。Exchanger(V initialValue)构造方法创建一个交换器，exchange(V x)方法将指定值与其他线程进行交换。

三、高级特性

1、锁机制：Java提供了多种锁机制来控制对共享资源的访问，包括公平锁、类锁、对象锁和可重入锁等，这些锁机制可以确保在同一时刻只有一个线程能够访问共享资源，从而避免数据不一致的问题。

2、死锁问题：死锁是指两个或多个线程在执行过程中因争夺资源而造成的一种互相等待的现象，为了避免死锁的发生，需要仔细设计程序的逻辑和加锁顺序。

3、并发集合类：Java的java.util.concurrent包提供了一些并发集合类，如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等，这些并发集合类在多线程环境下具有更好的性能和线程安全性。

四、示例代码

以下是一个使用CountDownLatch实现多线程编程的示例代码：

import java.util.concurrent.CountDownLatch;
public class Main {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        final int totalThreads = 3;
        CountDownLatch latch = new CountDownLatch(totalThreads);
        for (int i = 0; i < totalThreads; i++) {
            new Thread(new Worker(latch)).start();
        }
        latch.await(); // 等待所有线程完成
        System.out.println("所有线程已完成！");
    }
}
class Worker implements Runnable {
    private final CountDownLatch latch;
    public Worker(CountDownLatch latch) {
        this.latch = latch;
    }
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 正在工作...");
        try {
            Thread.sleep((long) (Math.random()  1000)); // 模拟工作
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            latch.countDown(); // 减少计数器
        }
    }
}