1. 如何实现并发编程
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定义
并发编程是指在同一时间段内，让多个任务可以同时执行的编程方式。在 Java 里，主要借助多线程机制达成并发编程，通过创建多个线程，让它们在同一进程中并行执行不同任务。线程作为 CPU 调度的最小单元，Java 提供了丰富的 API 用于创建、管理和控制线程。
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要点
- 线程创建：有继承
Thread类、实现Runnable接口、实现Callable接口并结合FutureTask这三种方式。 - 线程同步：使用
synchronized关键字、Lock接口及其实现类，保证线程安全，防止多个线程同时访问共享资源引发数据不一致问题。 - 线程通信：利用
wait()、notify()和notifyAll()方法，或者Condition接口实现线程间协作。 - 线程池使用：借助
ExecutorService管理线程生命周期，提升线程复用性与性能。
代码示例
import java.util.concurrent.*;// 继承 Thread 类
class MyThread extends Thread {@Overridepublic void run() {System.out.println("Thread running: " + Thread.currentThread().getName());}
}// 实现 Runnable 接口
class MyRunnable implements Runnable {@Overridepublic void run() {System.out.println("Runnable running: " + Thread.currentThread().getName());}
}// 实现 Callable 接口
class MyCallable implements Callable<String> {@Overridepublic String call() throws Exception {return "Callable result: " + Thread.currentThread().getName();}
}public class ConcurrencyExample {public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {// 继承 Thread 类创建线程MyThread thread = new MyThread();thread.start();// 实现 Runnable 接口创建线程MyRunnable runnable = new MyRunnable();Thread runnableThread = new Thread(runnable);runnableThread.start();// 实现 Callable 接口创建线程MyCallable callable = new MyCallable();FutureTask<String> futureTask = new FutureTask<>(callable);Thread callableThread = new Thread(futureTask);callableThread.start();System.out.println(futureTask.get());// 使用线程池ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(2);executorService.submit(runnable);Future<String> future = executorService.submit(callable);System.out.println(future.get());executorService.shutdown();}
}
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应用
- Web 服务器：处理大量并发的客户端请求，提高服务器响应能力。
- 大数据处理：并行处理大规模数据，提升数据处理效率。
2. Java 锁有哪些种类，有什么区别
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定义
Java 中的锁是用于控制多个线程对共享资源的访问，保障线程安全的机制。
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种类及区别
synchronized锁- 定义：基于对象头的 Mark Word 实现，属于 JVM 层面的锁。
- 特点：自动获取和释放锁，为非公平锁，支持可重入，适用于简单的同步场景。
ReentrantLock锁- 定义：基于 AQS（AbstractQueuedSynchronizer）实现，是 Java 语言层面的锁。
- 特点：需手动获取和释放锁，可实现公平锁和非公平锁，支持可重入，功能更灵活，适用于复杂的同步场景。
ReentrantReadWriteLock锁- 定义：基于 AQS 实现，将锁分为读锁和写锁。
- 特点：读锁可被多个线程同时持有，写锁为独占锁，适用于读多写少的场景。
StampedLock锁- 定义：JDK 8 引入的新锁，基于乐观读的思想。
- 特点：提供乐观读、悲观读和写锁三种模式，性能更高，适用于读多写少且对性能要求较高的场景。
代码示例
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;// 使用 synchronized 锁
class SynchronizedLockExample {private int count = 0;public synchronized void increment() {count++;}public int getCount() {return count;}
}// 使用 ReentrantLock 锁
class ReentrantLockExample {private int count = 0;private final Lock lock = new ReentrantLock();public void increment() {lock.lock();try {count++;} finally {lock.unlock();}}public int getCount() {return count;}
}// 使用 ReentrantReadWriteLock 锁
class ReentrantReadWriteLockExample {private int count = 0;private final ReentrantReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock();private final ReentrantReadWriteLock.ReadLock readLock = rwLock.readLock();private final ReentrantReadWriteLock.WriteLock writeLock = rwLock.writeLock();public void increment() {writeLock.lock();try {count++;} finally {writeLock.unlock();}}public int getCount() {readLock.lock();try {return count;} finally {readLock.unlock();}