Java并发编程实战:线程池与同步器

在Java并发编程中,线程池与同步器是两个至关重要的概念。它们不仅优化了多线程资源的管理,还确保了线程间的协调与同步。本文将详细探讨这两个主题,通过实例解析其原理与应用。

线程池

线程池是一种基于池化思想管理线程的技术,旨在减少创建和销毁线程的开销,提高系统性能。Java中的线程池主要由`java.util.concurrent`包提供。

核心组件

  • 核心线程数:线程池中始终保持的线程数量。
  • 最大线程数:线程池中允许的最大线程数量。
  • 工作队列:用于存放待执行任务的阻塞队列。
  • 线程工厂:用于创建新线程的工厂类。
  • 拒绝策略:当工作队列已满且线程数达到最大时,对新任务的拒绝策略。

示例代码

以下是一个使用`ThreadPoolExecutor`创建线程池的示例:

import java.util.concurrent.*; public class ThreadPoolExample { public static void main(String[] args) { // 创建线程池 ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor( 2, // 核心线程数 4, // 最大线程数 60L, TimeUnit.SECONDS, // 空闲线程存活时间 new LinkedBlockingQueue() // 工作队列 ); // 提交任务 for (int i = 0; i < 10; i++) { executor.submit(() -> { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 正在执行任务"); }); } // 关闭线程池 executor.shutdown(); } }

同步器

同步器是Java并发包中用于管理线程间同步的一种机制,它提供了高级的同步控制手段,如锁、信号量、条件变量等。

常用同步器

  • ReentrantLock:可重入锁,支持公平锁和非公平锁。
  • CountDownLatch:倒计时门栓,允许一个或多个线程等待其他线程完成一系列操作。
  • CyclicBarrier:循环栅栏,让一组线程互相等待,直到所有线程都到达一个共同屏障点。
  • Semaphore:信号量,用于控制对共享资源的访问。
  • Condition:条件变量,用于线程间的协调通信。

示例代码:ReentrantLock

以下是一个使用`ReentrantLock`实现线程同步的示例:

import java.util.concurrent.locks.Lock; import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock; public class ReentrantLockExample { private final Lock lock = new ReentrantLock(); private int count = 0; public void increment() { lock.lock(); try { count++; System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 执行 increment,count=" + count); } finally { lock.unlock(); } } public static void main(String[] args) { ReentrantLockExample example = new ReentrantLockExample(); // 创建多个线程执行 increment 方法 for (int i = 0; i < 10; i++) { new Thread(example::increment).start(); } } }

线程池与同步器是Java并发编程中的两大核心组件。线程池通过复用线程资源,提高了系统的性能和响应速度;同步器则提供了丰富的同步控制手段,确保了线程间的协调与同步。掌握这两个概念,对于编写高效、可靠的并发程序至关重要。