引言

Java作为一种跨平台的编程语言，广泛应用于企业级应用开发。随着现代应用系统对性能和响应速度要求的提高，多线程编程成为了Java开发中不可或缺的一部分。本文将深入解析Java多线程的核心技术，并提供高效并发编程的实战攻略。

一、Java多线程基础

1.1 线程与进程

在Java中，线程是程序执行的最小单元，而进程则是执行程序的容器。Java提供了Thread类来创建和管理线程。

• 线程：是程序中一个单一的顺序控制流程，是执行程序的基本单元。
• 进程：是操作系统进行资源分配和调度的基本单位，拥有独立的内存空间。

1.2 线程状态

Java线程有几种不同的状态，包括新建（New）、就绪（Runnable）、阻塞（Blocked）、等待（Waiting）、超时等待（Timed Waiting）和终止（Terminated）。

• 新建（NEW）：线程对象被创建。
• 就绪（RUNNABLE）：线程对象被线程调度器选中，等待执行。
• 运行（RUNNING）：线程正在执行。
• 阻塞（BLOCKED）：线程因为某些原因（如等待锁）无法继续执行。
• 等待（WAITING）：线程在等待某个事件发生。
• 超时等待（TIMED_WAITING）：线程在等待某个事件发生，但有一个超时限制。
• 终止（TERMINATED）：线程执行完毕或被终止。

二、线程同步与互斥

线程同步是确保多个线程安全访问共享资源的关键技术。Java提供了synchronized关键字和Lock接口来实现线程同步。

2.1 synchronized关键字

synchronized关键字可以用来声明同步方法和同步代码块。

• 同步方法：当一个线程访问同步方法时，它会阻塞其他线程的访问，直到该方法执行完毕。
• 同步代码块：通过使用synchronized关键字和对象锁，可以控制对共享资源的访问。

2.2 Lock接口

Lock接口提供了比synchronized关键字更灵活的锁操作。

• 公平锁：确保等待时间最长的线程获得锁。
• 非公平锁：不保证等待时间最长的线程获得锁。

三、线程通信与协作

Java提供了wait()、notify()和notifyAll()方法来实现线程间的通信。

• wait()：使当前线程等待，直到另一个线程调用notify()或notifyAll()。
• notify()：唤醒一个等待的线程。
• notifyAll()：唤醒所有等待的线程。

四、多线程高效实战

4.1 线程池

线程池是一种管理线程资源的技术，可以避免频繁创建和销毁线程的开销。Java提供了ExecutorService接口和Executors类来创建线程池。

ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);
for (int i = 0; i < 100; i++) {
    executor.submit(() -> {
        // 执行任务
    });
}
executor.shutdown();

4.2 线程间通信

Java提供了wait()、notify()和notifyAll()方法来实现线程间的通信。

class MyObject {
    private boolean flag = false;

    public synchronized void method1() throws InterruptedException {
        while (!flag) {
            wait();
        }
        // 执行任务
        flag = false;
        notifyAll();
    }

    public synchronized void method2() throws InterruptedException {
        flag = true;
        notifyAll();
        // 执行任务
        while (flag) {
            wait();
        }
    }
}

五、总结

Java多线程编程是提升应用性能和优化资源利用的关键技术。通过深入理解Java多线程的核心技术，并结合实际应用场景，可以有效地提升应用程序的性能和响应速度。