原文地址:http://tutorials.jenkov.com/java-concurrency/index.html

参考文章:

Java并发编程(Java Concurrency)

https://blog.csdn.net/JackLang/article/details/52294629

https://www.codeboot.net/tutorials/java-concurrency/index/

该英文教程更新了,因此站在前人的肩膀上,斗胆进行舔砖加瓦。英文不是特别好,全靠 Google 翻译和前辈的博客 🤣

系列汇总地址: https://www.yuque.com/gaohanghang/og37t5/kqzsra

Java 并发是一个涵盖 Java 平台多线程,并发和并行的术语。其中包括 Java 并发工具、问题和解决方案。该 Java 并发教程涵盖了多线程的核心概念、并发构造·、并发问题、坏处以及与 Java 中多线程相关的好处。

1. Java 并发和多线程教程

小结:

  1. 什么是多线程:
  2. 为什么要使用多线程:
    • 更好地利用单个 CPU。
    • 更好地利用多个 CPU 或 CPU 内核。
    • 通过响应性获得更好的用户体验。
    • 通过公平地共享计算机资源获得更好的用户体验。
  3. 多线程与多任务

1.1 什么是多线程?

多线程意味着你在同一应用程序中具有多个执行线程。一个线程就像执行应用程序的独立 CPU。因此,多线程应用程序就像具有多个 CPU 同时执行代码不同部分的应用程序。

1. Java 并发和多线程教程 - 图1

线程不等于 CPU。通常,单个 CPU 将在多个线程之间分享其执行时间,并在给定的时间量内在每个线程的执行之间进行切换。也可以让应用程序的线程由不同的 CPU 执行。

1. Java 并发和多线程教程 - 图2

1.2 为什么要使用多线程?

为什么要在应用程序中使用多线程有几个原因。使用多线程的一些最常见原因是:

  • 更好地利用单个 CPU。
  • 更好地利用多个 CPU 或 CPU 内核。
  • 通过响应性获得更好的用户体验。
  • 通过公平地共享计算机资源获得更好的用户体验。

我将在以下各节中详细解释每个原因。

1.2.1 更好地利用单个 CPU

最常见的原因之一是能够更好地利用计算机中的资源。例如,如果一个线程正在等待通过网络请求的响应,则另一线程可以同时使用 CPU 来执行其他操作。此外,如果计算机具有多个 CPU,或者 CPU 具有多个执行核心,则多线程还可以帮助你的应用程序利用这些额外的 CPU 核心。

1.2.2 更好地利用多个 CPU 或 CPU 内核

如果计算机包含多个 CPU 或 CPU 包含多个执行核心,则你需要为应用程序使用多个线程才能使用所有 CPU 或 CPU 核心。单个线程最多只能使用一个 CPU,如上所述,有时甚至不能完全利用单个 CPU。

1.2.3 通过响应性获得更好的用户体验

使用多线程的另一个原因是为了提供更好的用户体验。例如,如果你单击 GUI 中的按钮,并导致通过网络发送请求,那么哪个线程执行此请求就很重要。如果使用的线程也正在更新 GUI,则在 GUI 线程等待请求响应时,用户可能会遇到 GUI“挂起”的情况。取而代之的是,这样的请求可以由后台线程执行,因此 GUI 线程可以自由地同时响应其他用户请求。

1.2.4 通过公平地共享计算机资源获得更好的用户体验

第四个原因是在用户之间更公平地共享计算机资源。例如,假设一台服务器接收来自客户端的请求,并且只有一个线程来执行这些请求。如果客户端发送的请求要花费很长时间才能处理,则所有其他客户端的请求都必须等待,直到一个请求完成。通过让每个客户端的请求由其自己的线程执行,则没有一个任务可以完全垄断 CPU。

1.3 多线程与多任务

过去,一台计算机只有一个 CPU,并且一次只能执行一个程序。大多数小型计算机的功能实际上不足以同时执行多个程序,因此没有尝试过。公平地讲,许多大型机系统能够一次执行多个程序的时间比个人计算机长得多。

1.3.1 多任务

后来出现了多任务处理,这意味着计算机可以同时执行多个程序(AKA 任务或进程)。但是,这并不是真正的“同时”。单个 CPU 在程序之间共享。操作系统将在运行的程序之间进行切换,并在切换之前执行每个程序一会儿。

随着多任务处理,软件开发人员面临着新的挑战。程序不再假定拥有所有可用的 CPU 时间,也不拥有所有的内存或任何其他计算机资源。一个“好公民”程序应释放不再使用的所有资源,以便其他程序可以使用它们。

1.3.2 多线程

后来出现了多线程,这意味着你可以在同一程序中拥有多个执行线程。可以将执行线程视为执行程序的 CPU。当你有多个线程执行同一程序时,就像在同一程序中执行多个 CPU。

1.4 多线程很难

多线程是提高某些类型程序性能的好方法。但是,多线程处理比多任务处理更具挑战性。这些线程在同一程序中执行,因此同时在读取和写入相同的内存。这可能会导致在单线程程序中看不到的错误。在单个 CPU 机器上可能看不到其中一些错误,因为两个线程从未真正“同时”执行。但是,现代计算机配备了多核 CPU,甚至还配备了多个 CPU。这意味着可以由单独的内核或 CPU 同时执行单独的线程。

1. Java 并发和多线程教程 - 图3

如果一个线程在另一个线程写入内存位置时读取了一个内存位置,那么第一个线程最终将读取什么值?旧值?第二个线程写的值?还是两者之间混合的值?或者,如果两个线程正在同时写入同一内存位置,那么完成后将剩下什么值?由第一个线程写的值?第二个线程写的值?还是两个值的混合编写?

没有适当的预防措施,任何这些结果都是可能的。该行为甚至是不可预测的。结果可能会不时改变。因此,作为开发人员,重要的是要知道如何采取正确的预防措施-意味着要学习如何控制线程访问共享资源(如内存,文件,数据库等)。这是本 Java 并发教程所要解决的主题之一。

1.5 Java 中的多线程和并发

Java 是最早让开发人员可以使用多线程的语言之一。Java 从一开始就具有多线程功能。因此,Java 开发人员经常会遇到上述问题。这就是我在 Java 并发上编写此线索的原因。谨此提醒自己,以及提醒可能从中受益的其他 Java 开发人员。

本教程主要关注 Java 中的多线程,但是多线程中发生的某些问题类似于多任务和分布式系统中发生的问题。因此,对多任务和分布式系统的引用也可能出现在此线索中。所以叫法上称为“并发”,而不是“多线程”。

1.6 并发模型

第一个 Java 并发模型假定在同一应用程序中执行的多个线程也将共享对象。这种类型的并发模型通常称为“共享状态并发模型”。许多并发语言构造和实用程序都旨在支持此并发模型。

但是,自从编写第一本 Java 并发书籍以来,甚至自 Java 5 并发实用工具发布以来,并发体系结构和设计领域已经发生了很多事情。

共享状态并发模型导致许多并发问题,这些问题很难优雅地解决。因此,被称为“无共享”或“分离状态”的替代并发模型已经普及。在单独的状态并发模型中,线程不共享任何对象或数据。这避免了共享状态并发模型的许多并发访问问题。

出现了新的异步“独立状态”平台和工具包,例如 Netty,Vert.x 和 Play / Akka 和 Qbit。新的非阻塞并发算法已经发布,并且新的非阻塞工具(例如 LMax Disrupter)已添加到我们的工具箱中。Java 7 中的 Fork and Join 框架和 Java 8 中的 collection stream API 引入了新的函数式编程并行性。

随着所有这些新的发展,现在是时候更新本 Java 并发教程了。因此,本教程再次进行中。只要有时间编写新教程,教程就会被发布。

1.7 Java 并发学习指南

如果你不熟悉 Java 并发,建议你遵循以下学习计划。你也可以在此页面左侧的菜单中找到所有主题的链接。

通用并发和多线程理论:

Java 并发基础知识:

Java 并发的典型问题:

Java 并发构造可帮助解决上述问题:

进一步的主题: