java并行编程pdf

原创

mob64ca12d39d4a 2025-02-15 05:07:25 ©著作权

©著作权归作者所有：来自51CTO博客作者mob64ca12d39d4a的原创作品，请联系作者获取转载授权，否则将追究法律责任

Java并行编程：开启多线程的世界

随着计算机技术的发展，越来越多的应用需要处理大量数据或执行耗时任务。为了提高程序的执行效率，Java 提供了强大的并行编程支持，使得开发者可以通过多线程技术来实现任务的并行处理。在本文中，我们将探索 Java 并行编程的基本概念、关键类库以及相关的代码示例。

什么是并行编程？

并行编程是指同时执行多个计算任务的技术。在现代计算机中，处理器通常具备多核架构，允许多个线程同时运行。Java 通过 java.lang.Thread 类及 java.util.concurrent 包提供了多线程的支持，使得开发者可以更高效地利用系统资源。

创建和管理线程

在 Java 中，我们可以通过两种主要方法创建线程：扩展 Thread 类和实现 Runnable 接口。

1. 继承 `Thread` 类

class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("线程 " + Thread.currentThread().getName() + " 正在执行");
    }
}

public class ThreadExample {
    public static void main(String[] args) {
        MyThread thread1 = new MyThread();
        thread1.start(); // 启动线程
    }
}

在上面的代码中，我们创建了一个自定义线程类 MyThread，并通过重写 run 方法实现线程需要执行的代码。

2. 实现 `Runnable` 接口

另一种更常用的方法是实现 Runnable 接口。

class MyRunnable implements Runnable {
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("线程 " + Thread.currentThread().getName() + " 正在执行");
    }
}

public class RunnableExample {
    public static void main(String[] args) {
        Thread thread2 = new Thread(new MyRunnable());
        thread2.start(); // 启动线程
    }
}

通过实现 Runnable 接口，我们可以将任务与线程的执行分开，这样能够更灵活地处理任务。

使用 `Executor` 框架管理线程

Java 还提供了 Executor 框架，可以更方便地管理和调度线程。

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

public class ExecutorExample {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(2); // 创建一个固定大小为2的线程池
        
        Runnable task1 = () -> System.out.println("任务1正在执行，由线程 " + Thread.currentThread().getName());
        Runnable task2 = () -> System.out.println("任务2正在执行，由线程 " + Thread.currentThread().getName());
        
        executor.execute(task1); // 提交任务
        executor.execute(task2);
        
        executor.shutdown(); // 关闭线程池
    }
}

在这个例子中，我们创建了一个固定大小为2的线程池，并提交了两个任务。当线程池中的线程可用时，这些任务将被并行执行。

类图示例

为了更清晰地理解 Java 中的并行编程架构，我们可以使用类图来表示相关类。

classDiagram
    class Thread {
        +void start()
        +void run()
    }
    
    class Runnable {
        +void run()
    }
    
    class ExecutorService {
        +void execute(Runnable command)
        +void shutdown()
    }
    
    Thread --> Runnable
    ExecutorService --> Thread

在类图中，Thread 类与 Runnable 接口相关联，同时 ExecutorService 类可以使用线程。