Java高并发直播学习：入门到实践的进阶之路

Java并发基础知识

Java并发体系包含线程、同步、并发集合、并发工具类、并发控制机制和并发框架等部分。Java通过多线程实现并发，支持线程创建、同步、死锁避免等关键概念。理解进程与线程的区别有助于掌握并发编程的核心思想。

Java并发编程详细讲解

使用Thread类创建线程

public class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("Thread is running");
    }

    public static void main(String[] args) {
        MyThread thread = new MyThread();
        thread.start(); // 启动线程
    }
}

线程生命周期与状态

线程从新建（New）、就绪（Runnable）、阻塞（Blocked）、死亡（Dead）等状态变化，理解这一过程对于编写稳定高效代码至关重要。

Java并发工具与API

Executor框架使用

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

public class ExecutorDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(5);
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            executor.submit(() -> System.out.println("Task " + i));
        }
        executor.shutdown();
    }
}

ReentrantLock与Semaphore示例

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

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

    public void lockAndRun() {
        lock.lock();
        try {
            System.out.println("Locked");
            // 执行任务
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        LockDemo demo = new LockDemo();
        Thread t1 = new Thread(() -> demo.lockAndRun());
        Thread t2 = new Thread(() -> demo.lockAndRun());
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

import java.util.concurrent.Semaphore;

public class SemaphoreDemo {
    private final Semaphore semaphore = new Semaphore(5); // 同时最多有5个线程执行

    public void acquireAndRun() {
        try {
            semaphore.acquire();
            System.out.println("Thread acquired semaphore");
            // 执行任务
        } catch (InterruptedException e) {
            Thread.currentThread().interrupt();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        SemaphoreDemo demo = new SemaphoreDemo();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new Thread(() -> demo.acquireAndRun()).start();
        }
    }
}

并发集合使用

import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;

public class ConcurrentMapDemo {
    public static void main(String[] args) {
        ConcurrentHashMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new Thread(() -> {
                map.put("key" + i, i);
                System.out.println("Writer thread: " + Thread.currentThread().getName() + " wrote: " + map.get("key" + i));
            }).start();
        }
    }
}

解决Java并发问题

死锁与避免死锁的策略

• 常见原因：

  • 互斥：多个线程同时尝试获取多个互斥锁导致无限循环等待。
  • 不可抢占：线程保持锁并尝试获取其他锁，导致另一线程无法获取锁。
• 避免策略：
  • 减少锁的数量：合理设计资源管理，减少锁的使用。
  • 固定锁获取顺序：确保锁的获取顺序一致，避免循环等待。
  • 锁超时：增加锁获取超时机制。

实战演练：构建简单的高并发服务

设计与实现：

package com.example.chatserver;

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

public class ChatServer {
    private final ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);
    private final ConcurrentHashMap<String, ChatSession> sessions = new ConcurrentHashMap<>();

    public void startServer() {
        // 启动服务器监听端口、管理用户连接与消息
    }

    public void addSession(String userId, ChatSession session) {
        sessions.put(userId, session);
        // 告知其他用户新用户上线
    }

    public void removeSession(String userId) {
        sessions.remove(userId);
        // 告知其他用户用户离线
    }
}

并发控制与优化：

• 异步处理：利用ExecutorService管理任务的并发执行。
• 性能测试：通过负载测试评估系统性能，监控关键指标。
• 资源优化：根据测试结果调整线程池大小、内存分配等。

持续学习与进阶

• 学习资源：推荐慕课网等在线课程，深入了解Java并发API、最佳实践与并发框架。
• 设计原则：关注数据一致性、容错机制、系统分层设计，构建稳定、高效、可扩展的高并发系统。
• 未来规划：持续关注并发技术发展，结合实际项目实践并发编程，提升系统设计与优化能力。