《线程同步与并发编程》课件.pptVIP

线程同步与并发编程本课件旨在深入探讨线程同步与并发编程的核心概念及实践技巧。我们将从并发编程的基础知识入手，逐步深入到线程安全性、同步机制、线程协作、并发设计模式，最终探讨性能与可伸缩性。通过本课程的学习，您将掌握构建高效、稳定的并发程序的关键技能，并能应对实际开发中遇到的各种并发挑战。

课程大纲1并发编程基础介绍并发编程的基本概念，包括并发与并行的区别、为什么需要并发编程等。2线程安全性深入探讨线程安全性的定义、挑战以及如何保证线程安全。3同步机制详细讲解各种同步机制，包括synchronized关键字、Lock接口、读写锁、乐观锁与悲观锁等。4线程协作介绍线程间通信的必要性，以及wait()和notify()、Condition接口、线程池、阻塞队列等的使用方法。本课程将涵盖并发编程的各个方面，旨在帮助学员全面掌握并发编程的核心知识和技能。我们将从理论到实践，通过丰富的示例代码和案例分析，帮助学员深入理解并发编程的原理和应用。

第一部分：并发编程基础并发编程是现代软件开发中不可或缺的一部分。随着多核处理器的普及，利用并发编程可以显著提高程序的性能和响应速度。本部分将深入探讨并发编程的基础概念，为后续的学习打下坚实的基础。我们将介绍并发与并行的区别，以及为什么在现代软件开发中需要并发编程。此外，我们还将介绍线程的基本概念，包括进程与线程的区别、线程的生命周期以及线程的创建和启动。通过本部分的学习，您将对并发编程有一个全面的了解，并能够编写简单的并发程序。

什么是并发编程？定义并发编程是指在单个程序中同时执行多个独立的任务。这些任务可以交替执行，从而提高程序的响应速度和资源利用率。并发编程允许多个任务共享系统资源，如CPU和内存，从而提高系统的整体效率。并发vs并行并发是指多个任务在一段时间内交替执行，而并行是指多个任务在同一时刻同时执行。并行需要多个处理器或多核处理器才能实现，而并发可以在单核处理器上实现。并发是逻辑上的概念，而并行是物理上的概念。为什么需要并发编程并发编程可以提高程序的响应速度和资源利用率。在I/O密集型任务中，并发编程可以避免CPU的空闲等待，从而提高程序的整体效率。在计算密集型任务中，并发编程可以将任务分解成多个子任务，并行执行，从而缩短程序的运行时间。

线程基础进程vs线程进程是操作系统分配资源的基本单位，而线程是CPU调度的基本单位。一个进程可以包含多个线程，这些线程共享进程的资源。线程比进程更轻量级，创建和销毁线程的开销比创建和销毁进程的开销小得多。线程的生命周期线程的生命周期包括新建、就绪、运行、阻塞和死亡五个状态。线程从新建状态开始，通过调用start()方法进入就绪状态，等待CPU调度。线程在运行状态下执行任务，可以通过调用sleep()、wait()等方法进入阻塞状态。线程执行完任务或发生异常时进入死亡状态。线程的创建和启动在Java中，可以通过继承Thread类或实现Runnable接口来创建线程。创建线程后，需要调用start()方法来启动线程。start()方法会创建一个新的线程，并将线程放入就绪队列中，等待CPU调度。Runnable接口是一个函数式接口，可以使用Lambda表达式来创建线程。

Java线程模型Thread类Thread类是Java中表示线程的核心类。通过继承Thread类，可以创建一个新的线程类，并重写run()方法来定义线程的任务。Thread类提供了许多方法来控制线程的行为，如start()、sleep()、join()等。Thread类是Java并发编程的基础。Runnable接口Runnable接口是一个函数式接口，用于定义线程的任务。通过实现Runnable接口，可以将任务与线程分离，从而提高代码的灵活性和可维护性。Runnable接口可以使用Lambda表达式来创建线程，简化代码的编写。Callable接口和FutureCallable接口类似于Runnable接口，但Callable接口可以返回一个值，并且可以抛出异常。Future接口用于获取Callable接口的返回值，并可以取消任务的执行。Callable接口和Future接口提供了更强大的并发编程能力，适用于需要返回值的并发任务。Java的线程模型为并发编程提供了强大的支持。通过Thread类、Runnable接口、Callable接口和Future接口，可以方便地创建和管理线程，并实现复杂的并发任务。

线程状态转换1新建（New）线程被创建但尚未启动。此时线程对象已经存在，但尚未调用start()方法。2就绪（Runnable）线程已经调用start()方法，等待CPU调度执行。线程位于就绪队列中，随时准备运行。3运行（Running）线程正在执行run()方法中的代码。线程获得CP