《线程和多线程》课件

《线程和多线程》PPT课件

制作人：时间：2024年X月目录第1章线程和多线程基础第2章线程同步与互斥第3章线程安全与并发性能优化第4章并发编程的设计模式第5章Java并发包第6章性能调优和性能测试第7章附录第8章结语01第1章线程和多线程基础

什么是线程线程是程序执行流的最小单元，它可以独立执行任务。线程共享相同的内存空间，能够更高效地处理数据和信息。

为什么需要多线程多线程能够同时处理多个任务，提高程序的执行效率。提高程序的并发性和效率多线程可以更好地利用计算资源，充分发挥多核处理器的性能优势。更好地利用多核处理器

线程和进程的区别进程拥有独立的内存空间，而线程共享内存。线程更加轻量级，创建和销毁的开销更小，能够更高效地实现并发处理。Thread类和Runnable接口是Java中常用的线程创建方式，可以简单高效地实现多线程。使用Thread类的实例或实现Runnable接口来创建线程0103

02通过调用start()方法，可以启动线程的执行，让线程开始处理任务。通过start()方法启动线程的执行02第2章线程同步与互斥

为什么需要线程同步线程同步是为了避免多个线程同时访问共享资源导致数据不一致性的问题。另外，线程同步也可以避免死锁等潜在问题的发生，确保程序运行的稳定性和可靠性。

synchronized关键字确保数据一致性同一时刻只有一个线程访问共享资源灵活应用方法级别和代码块级别

Lock接口更多同步选项提供灵活的线程同步解决方案高级应用实现复杂的同步需求

线程协调CountDownLatch0103

02多线程控制CyclicBarrier线程同步与互斥总结线程同步与互斥是多线程编程中非常重要的概念，合理运用同步机制可以避免多线程访问共享资源导致的问题，提高程序的并发性能和稳定性。掌握synchronized关键字和Lock接口的使用，以及掌握各种同步工具类的应用，是成为优秀多线程程序员的必备技能。03第3章线程安全与并发性能优化

活锁

饥饿

线程安全性问题死锁

并发性能优化如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList使用并发容器复用线程，减少线程创建销毁开销使用线程池

并发性能调优工具可以使用JMC(JavaMissionControl)、VisualVM等工具进行并发性能的分析和调优

避免使用线程共享的可变状态0103

02

尽量降低线程间的通信耗时04第四章并发编程的设计模式

不变模式不变模式通过不可变对象来确保线程安全。在并发编程中，使用不可变对象可以避免多个线程同时修改数据导致的问题。一些Java类如String、BigInteger等就是基于不变模式设计的。

读写锁模式并发读取允许多个线程同时读取共享资源独占写入写操作时需要独占锁

协作处理通过一个生产者和多个消费者间的协作来处理数据0103

02使用BlockingQueue可以使用BlockingQueue来实现控制线程的数量和执行顺序灵活调整优化任务分配

线程池模式避免频繁创建销毁线程的开销节省资源提高性能总结并发编程的设计模式是提高多线程程序质量和效率的重要手段。不变模式、读写锁模式、生产者-消费者模式和线程池模式都是常见的设计模式，每种模式都有其特点和适用场景。合理应用这些设计模式可以使并发编程更加稳定和高效。05第5章Java并发包

用于管理并发任务的执行Executor0103类似于Runnable接口，能返回计算结果Callable02用于获取异步任务的执行结果FutureCopyOnWriteArrayList线程安全的动态数组适用于读操作频繁的场景ConcurrentLinkedQueue线程安全的队列适用于高并发情况下的数据交换ConcurrentSkipListMap线程安全的跳表适用于有序的键值对存储并发容器ConcurrentHashMap线程安全的哈希表适用于多线程读写操作的场景并发库控制同时访问某个资源的线程数量Semaphore倒计时计数器，用于某个操作需要等待其他操作完成CountDownLatch同步多个线程，等待所有线程到达某个屏障后再继续执行CyclicBarrier

Callable和FutureCallable接口类似于Runnable接口，可以返回计算结果。Future接口可以用来获取异步计算的结果。它们一起为并发编程提供了更多的灵活性和控制能力。通过Callable和Future，我们可以实现异步任务的执行并且获取其结果，在多线程环境下更高效地处理任务。

06第六章性能调优和性能测试

性能调优方法性能调优是通过代码优化、资源管理、缓存优化等手段来提高程序性能的过程。合理利用硬件资源也是提高性能的重要手段，需要综合考虑多方面因素来优化程序性能。

JVM调优优化内存使用和线程管理调整JVM参数选择合适的垃圾回收算法垃圾回收策略

用于测试并发性能JMeter工具0103

02进行压力测试ApacheBench总结线程和多线程是并发编程的基础，理解并掌握并发编程的知识对于提高程序性能至关重要。通过性能调优和性能测试，可以找出性能瓶颈并进行系统优化，从而提升程序的执行效率。07第7章附录

附录A:Java线程安全编程实践确保程序稳定可靠运行使用同步防止线程安全问题锁提高程序的并发性能并发容器

饥饿线程长时间不被调度执行可以通过公平锁进行防止活锁线程持续重复相同的操作需要特定的策略解决解决方案设计模式同步工具类附录B:Java并发编程常见问题与解决方案死锁造成程序阻塞需要解除死锁的情况用于管理线程池Executor0103

02用于获取异步计算结果Future附录D:Java并发编程最佳实践避免共享可变状态、减少线程间通信、使用并发容器是Java并发编程的最佳实践。通过实践不断提高并发编程水平，确保程序的稳定性和性能。Java并发编程技巧总结使用同步、锁线程安全编程应对死锁、饥饿、活锁并发问题解决掌握Executor、Future并发工具应用避免共享状态、减少通信最佳实践Java并发编程效率提升优秀的Java并发编程技巧是提升程序效率的重要保障，通过合理的线程安全编程实践和运用并发工具，可以有效解决常见的并发问题，确保程序的可靠性和高性能。

08第八章结语

总结理解并掌握线程和多线程编程是Java开发者必备的技能。合理地利用并发编程可以