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Java并发编程：轻松入门实战案例解析

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引言

Java并发编程是Java语言的一个重要特性，它允许程序在多线程环境中高效运行。掌握Java并发编程对于开发高性能的应用程序至关重要。本文将带您从零开始，通过实战案例解析，轻松入门Java并发编程。

一、Java并发编程基础

1.1 什么是并发编程？

并发编程是指同时处理多个任务或事件的能力。在Java中，并发编程主要依赖于线程（Thread）和线程池（ExecutorService）。

1.2 Java线程的基本概念

  • 线程状态：新建（New）、就绪（Runnable）、运行（Running）、阻塞（Blocked）、等待（Waiting）、超时等待（Timed Waiting）、终止（Terminated）。
  • 线程优先级：Java中线程的优先级分为1-10级，优先级高的线程可以获得更多的CPU时间。
  • 线程同步：为了避免多个线程同时访问共享资源导致的数据不一致问题，需要使用同步机制，如synchronized关键字、Lock接口等。

1.3 线程池

线程池是管理一组线程的集合，它可以提高应用程序的性能，减少创建和销毁线程的开销。Java中常用的线程池有FixedThreadPool、CachedThreadPool、SingleThreadExecutor和ScheduledThreadPool等。

二、实战案例解析

2.1 线程同步案例

以下是一个使用synchronized关键字实现线程同步的示例：

public class Counter {
    private int count = 0;

    public synchronized void increment() {
        count++;
    }

    public int getCount() {
        return count;
    }
}

在这个例子中，increment方法被声明为synchronized，这意味着同一时刻只有一个线程可以执行这个方法。

2.2 线程池案例

以下是一个使用线程池执行任务的示例：

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class ThreadPoolExample {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(3);

        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            int taskNumber = i;
            executor.execute(() -> {
                System.out.println("Executing task " + taskNumber + " on thread " + Thread.currentThread().getName());
            });
        }

        executor.shutdown();
    }
}

在这个例子中，我们创建了一个固定大小的线程池，包含3个线程。然后，我们向线程池提交了10个任务，每个任务都会打印出其编号和执行线程的名称。

2.3 等待/通知机制案例

以下是一个使用等待/通知机制实现线程间通信的示例：

import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class WaitNotifyExample {
    private int count = 0;
    private final Lock lock = new ReentrantLock();
    private final Condition condition = lock.newCondition();

    public void increment() throws InterruptedException {
        lock.lock();
        try {
            while (count >= 10) {
                condition.await();
            }
            count++;
            System.out.println("Count: " + count);
            condition.signalAll();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public void decrement() throws InterruptedException {
        lock.lock();
        try {
            while (count <= 0) {
                condition.await();
            }
            count--;
            System.out.println("Count: " + count);
            condition.signalAll();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

在这个例子中，我们使用Lock和Condition实现了一个简单的计数器，通过等待和通知机制实现线程间的同步。

三、总结

本文通过实战案例解析，帮助您轻松入门Java并发编程。掌握Java并发编程对于开发高性能的应用程序至关重要。希望本文能对您的学习有所帮助。

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