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掌握Java API轻松实现多线程：告别阻塞，加速程序执行！

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多线程编程是提高程序执行效率的关键技术之一，特别是在处理需要并行执行的任务时。Java 提供了一套丰富的 API 来支持多线程编程，使得开发者能够轻松实现多线程。本文将详细介绍 Java 中的多线程 API，包括线程创建、线程同步、线程通信等，帮助您告别阻塞，加速程序执行。

一、线程创建

在 Java 中，创建线程主要有两种方式：继承 Thread 类和实现 Runnable 接口。

1. 继承 Thread 类

public class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        // 线程执行的代码
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        MyThread thread = new MyThread();
        thread.start();
    }
}

2. 实现 Runnable 接口

public class MyRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        // 线程执行的代码
    }
}

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(new MyRunnable());
        thread.start();
    }
}

二、线程同步

在多线程环境下，多个线程可能会同时访问共享资源，导致数据不一致或竞态条件。为了解决这个问题，Java 提供了线程同步机制。

1. 同步方法

public class SyncDemo {
    public synchronized void syncMethod() {
        // 同步代码块
    }
}

2. 同步代码块

public class SyncDemo {
    private Object lock = new Object();

    public void syncBlock() {
        synchronized (lock) {
            // 同步代码块
        }
    }
}

3. Lock 接口

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

public class LockDemo {
    private Lock lock = new ReentrantLock();

    public void lockMethod() {
        lock.lock();
        try {
            // 同步代码块
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

三、线程通信

在多线程程序中，线程之间可能需要进行通信，例如一个线程通知另一个线程某个事件已经发生。

1. wait()、notify()、notifyAll()

public class CommunicateDemo {
    private Object lock = new Object();

    public void threadA() {
        synchronized (lock) {
            try {
                lock.wait();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

    public void threadB() {
        synchronized (lock) {
            lock.notify();
        }
    }
}

2. Condition 接口

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

public class ConditionDemo {
    private Lock lock = new ReentrantLock();
    private Condition condition = lock.newCondition();

    public void threadA() {
        lock.lock();
        try {
            condition.await();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public void threadB() {
        lock.lock();
        try {
            condition.signal();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

四、线程池

创建线程是一个开销很大的操作，因此使用线程池可以有效地管理线程资源。

1. ExecutorService

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

public class ThreadPoolDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);

        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            int task = i;
            executor.execute(() -> {
                System.out.println("线程 " + Thread.currentThread().getName() + " 正在执行任务 " + task);
            });
        }

        executor.shutdown();
    }
}

2. ThreadPoolExecutor

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

public class ThreadPoolExecutorDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
                5, // 核心线程数
                10, // 最大线程数
                1, TimeUnit.SECONDS, // 非核心线程的空闲存活时间
                new LinkedBlockingQueue<Runnable>() // 队列
        );

        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            int task = i;
            executor.execute(() -> {
                System.out.println("线程 " + Thread.currentThread().getName() + " 正在执行任务 " + task);
            });
        }

        executor.shutdown();
    }
}

五、总结

本文介绍了 Java 中常用的多线程 API，包括线程创建、线程同步、线程通信和线程池。通过掌握这些 API，开发者可以轻松实现多线程编程，提高程序执行效率。在实际开发中，应根据具体需求选择合适的线程创建方式和同步机制，以达到最佳的性能。

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