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Java并发编程总结

Java作为一款广泛使用的编程语言，其并发编程模型与C++有着相似之处，但又有着独特的套路。掌握Java的并发编程逻辑对于任何开发者来说都是至关重要的。

并发编程的基础

在Java中，线程并发问题通常表现为以下三种：结果不一致、初始化顺序问题以及活跃性问题（活锁和死锁）。解决这些问题的关键在于合理使用锁机制和其他并发工具。

Lock机制

Java中的锁机制确保了在并发环境下对共享资源的访问互斥性。最常用的锁实现是ReentrantLock，它支持多级重入，适合处理资源竞争问题。对于简单的互斥需求，synchronized关键字提供了一种简便的方式，通过隐含的monitor实现锁机制。

线程池的优势

Java的线程池机制非常高效，避免了传统的线程池手工实现的复杂性。ExecutorService接口及其实现类ThreadPoolExecutor提供了灵活的任务执行方式。默认的线程池通过Executors.newFixedThreadPool方法创建，适用于需要固定线程数量的场景。

线程池的实现原理

ThreadPoolExecutor的核心参数包括核心线程池大小、最大线程池大小、线程保持活跃的时间、时间单位、任务队列和拒绝策略。任务提交到线程池后，会被执行或拒绝，具体取决于线程池的状态和拒绝策略。

拒绝策略

线程池提供了四种拒绝策略：

锁的实现

Java的锁机制通过Lock接口和其实现类（如ReentrantLock）实现。ReentrantLock支持可重入锁，适用于资源多次被同一线程请求的情况。

公平锁与非公平锁

Java的默认锁是非公平锁，线程获取锁的顺序由 JVM决定。非公平锁的优势在于减少线程等待时间，但可能导致饥饿现象。公平锁则确保线程等待的先到先得，但实现复杂度较高。

读写锁

读写锁是一种优化锁机制，允许多个读线程同时访问共享资源，但一旦有写线程进入，所有读线程都会被阻塞。写线程在完成后会释放锁，允许其他线程继续操作。

自旋锁

自旋锁是一种无需阻塞的锁机制，允许线程在没有获取锁的情况下继续循环尝试。适用于临界区操作时间较短的场景。

public final long getAndAddLong(Object var1, long var2, long var4) {
    long var6;
    do {
        var6 = this.getLongVolatile(var1, var2);
    } while (!this.compareAndSwapLong(var1, var2, var6, var6 + var4));
    return var6;
}

上述代码展示了自旋锁的实现原理，通过多次尝试获取锁，减少线程切换带来的开销。

总结

Java的并发编程模型通过锁机制和线程池实现高效的资源管理。在实际开发中，合理选择锁类型和线程池配置，能够有效应对并发编程中的各种挑战。

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