Java并发有哪些知识点？应该怎么学？

Posted 2023-03-05 黑马程序员官方

【并发】一词就涵盖了在Java平台上的：进程、线程、并发、并行。

跟我一起看看下面思维导图：

一、预备知识

初学者没有必要看哦，收藏好，等你有了以下技能加身后，再来学习Java并发。

• 线程安全问题，需要你接触过JavaWeb开发，Jdbc开发，Web服务器、分布式框架时才会遇到
• 基于JDK8，最好对函数式编程、lambda有一定了解
• 采用了slf4j打印日志，这是最好的实践
• 采用了lombok简化java bean编写
• 给每个线程起好名字，也是一项好的实践

二、Java并发的四个阶段

能够熟练掌握API，能够完成并发编程；

能够熟读API源码，掌握其原理

能够理解Java虚拟机的内存模型

能够操作系统对并发的支持

三、Java并发编程学习顺序

1. 多线程基础知识：了解线程的生命周期、创建线程的方法、线程的状态等基础概念。
2. 线程同步：学习如何保证多个线程之间的同步执行，防止出现竞态条件等问题。可以学习 synchronized 关键字、锁、原子类等。
3. 线程通信：学习如何实现线程之间的通信，如 wait/notify、Condition 等。
4. 线程池：学习如何使用线程池管理多个线程的执行，避免频繁创建和销毁线程带来的开销。
5. 并发工具类：学习 Java 提供的一些高级并发工具类，如 Semaphore、CountDownLatch、CyclicBarrier、Exchanger 等。
6. 并发集合类：学习如何使用 Java 提供的并发集合类，如 ConcurrentHashMap、ConcurrentLinkedQueue、CopyOnWriteArrayList 等。
7. 并发框架：学习如何使用 Java 提供的并发框架，如 Executor、CompletionService、ForkJoinPool 等。
8. 并发模型：了解并发编程中常用的一些模型，如生产者消费者模型、读写锁模型、MapReduce 模型等。
9. 并发性能：了解如何评估并发程序的性能，如如何分析锁的竞争、如何避免死锁等。

四、Java并发编程需要用的工具

Java 并发包：Java 并发包提供了一系列的并发编程工具和类，如线程池、原子类、锁、同步器等，是 Java 并发编程的核心库。

并发测试框架：JUnit、TestNG 等，可以帮助开发者编写并发测试用例，验证多线程程序的正确性和性能。

AQS（AbstractQueuedSynchronizer）：AQS 是 Java 并发包的核心组件，可以帮助开发者编写基于锁的并发工具，如 ReentrantLock、Semaphore、CountDownLatch 等。

Disruptor：Disruptor 是高性能的无锁队列，可以用于异步任务调度、消息传递等场景。

Akka：Akka 是基于 Actor 模型的并发框架，可以实现高并发、高可用的分布式系统。

Netty：Netty 是基于 NIO 的网络编程框架，可以实现高性能的网络通信。

RxJava：RxJava 是响应式编程的 Java 实现，可以简化异步编程和事件驱动编程。

Vert.x：Vert.x 是一个基于事件驱动的框架，可以实现高性能的网络编程和分布式系统。

▶主要注意的是：并发编程需要对线程池、锁、同步等底层原理有一定的理解，只有掌握了基本的并发编程知识，才能更好地应用上述工具和框架◀

五、Java并发的知识点

1. 线程和进程：线程是进程内部的执行单元，一个进程可以包含多个线程。线程之间可以共享进程的内存空间，因此可以方便地进行数据交换和共享。Java 程序是运行在 JVM 上的进程，程序启动时会创建一个主线程，其他线程可以通过创建 Thread 对象来创建。
2. 线程安全：多个线程同时访问同一个共享资源时，可能会出现并发问题，如数据不一致、死锁等。为了保证程序的正确性，需要采取相应的线程安全措施。线程安全的方法包括使用同步机制、使用并发集合、使用原子操作等。其中，同步机制是最常用的线程安全方法之一，它可以保证同一时刻只有一个线程可以访问共享资源。
3. 锁机制：Java 提供了多种锁机制，如 synchronized、ReentrantLock、ReadWriteLock 等，用于保护共享资源的访问，避免并发问题的出现。其中，synchronized 是最常用的锁机制，它可以保证同一时刻只有一个线程可以访问共享资源，从而避免了数据不一致和死锁等问题。
4. 原子操作：原子操作是指不可被中断的操作，Java 提供了原子操作类，如 AtomicInteger、AtomicBoolean、AtomicReference 等，用于保证对变量的操作是原子性的。原子操作可以保证多个线程同时访问同一个变量时不会出现竞态条件等问题。
5. 线程池：线程池是一种重用线程的机制，它可以减少线程的创建和销毁的开销，提高程序的性能和稳定性。Java 提供了 Executor 和 ThreadPoolExecutor 类，用于创建和管理线程池。使用线程池可以避免频繁地创建和销毁线程，提高程序的并发性能。
6. 并发集合：Java 提供了多种并发集合，如 ConcurrentHashMap、ConcurrentLinkedQueue、ConcurrentSkipListMap 等，它们能够支持多线程并发访问，提高程序的并发性能和可靠性。使用并发集合可以避免在多线程环境下出现竞态条件等问题，提高程序的并发性能。
7. Happens-before 原则：Java 中有一个 Happens-before 原则，用于描述多线程程序中各种操作的可见性和顺序性。它是 Java 内存模型的核心概念，对于多线程程序的正确性至关重要。Happens-before 原则规定了一些操作之间的先后顺序，使得程序的行为不会出现意料之外的问题。
8. 锁优化：锁是多线程程序中常见的瓶颈之一，Java 中提供了多种锁优化技术，如锁消除、锁粗化、自旋锁等，用于提高程序的并发性能。
9. 并发编程工具：Java 中还提供了多种并发编程工具，如 CountDownLatch、Semaphore、CyclicBarrier、Exchanger 等，用于简化多线程程序的编写和管理。
10. 并发编程的陷阱：在进行并发编程时，还需要注意一些常见的陷阱，如死锁、竞态条件、线程饥饿等问题，避免出现这些问题需要有深入的了解和实践。

六、Java并发课程分享&学习建议

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首先就是基础知识的学习，大家应该首先掌握Java 线程的基本知识，如线程的生命周期、线程的状态、线程间的通信方式等。然后学习 synchronized、volatile、Lock 等关键字和类的使用方法，理解它们的底层实现和原理。

看书和文档：学习 Java 并发编程最好的方法是通过阅读书籍和官方文档来学习。推荐经典的书籍有《Java并发编程实战》、《Java并发编程的艺术》、《Java并发编程：核心方法与框架》等，官方文档也提供了很好的参考资料。

练习实战：理论只有应用于实践才能发挥最大的作用，通过练习实战，可以更好地掌握并发编程的技巧和实践。可以尝试写一些多线程的小程序，比如生产者-消费者模型、多线程排序算法等。