Java中多线程的最佳实践

大家好，我是小面。今天来讲讲多线程。

多线程是一种操作系统在同一时间点内存中有多个线程的能力，并产生所有这些线程都在并发执行的错觉。

虽然多线程提供了一些好处，但您必须了解最佳实践，以避免与线程同步、饥饿、并发等相关的任何问题。

在本编程教程中，我们将研究Java中多线程的最佳实践。

Java软件开发中的多线程最佳实践

下面是开发人员在Java应用程序中使用多个线程时应该使用的一些最佳实践。

避免竞争和死锁

在使用Java线程时，要记住的最重要的一点是避免竞争条件和死锁。

当多个线程试图在同一时间点访问同一条数据时，可能会出现争用情况。

因此，程序员可能会遇到意想不到的结果，这可能会导致您在程序中遇到问题。

当线程在继续之前等待对方完成时，就会发生死锁。调试和解决这个问题可能具有挑战性，因为它会导致程序冻结。

访问共享资源时使用同步

正确使用线程同步可以防止竞争情况，这是处理可能访问共享资源的多个线程时的最佳做法。

当从多个线程访问共享资源时，对可变对象使用线程安全方法或同步块。

未首先获得共享资源的锁定，请勿访问共享资源。

避免使用wait()和notify()

虽然wait()和notify()方法似乎是管理线程的有效方法，但如果使用不当，它们可能会导致死锁。通常最好使用其他同步技术。

使用线程池

开发人员可以利用Java中的线程池来限制程序中活动线程的数量。

这减少了与创建和管理线程相关的开销。线程池可以帮助减少创建、管理和销毁线程的开销。

线程池允许程序员创建一组可用于任务的线程，无需每次执行任务时创建新线程。

在使用线程池时，有必要仔细考虑池大小。如果您适当调整池的大小以处理峰值负载，同时避免不必要的线程创建，这将有所帮助。

优先排序锁

在使用同步块或方法时，重要的是要以这样的方式对锁进行排序，即两个线程不会试图同时获取相同的锁，从而导致死锁。

锁定顺序应始终基于其他线程最有可能首先访问哪些对象，以减少死锁发生的机会。

使用Volatile

在Java中使用线程时，Volatile 是一个好主意。Volatile 可以由多个线程更改，也可以由多线程写入和读取。

通过使用Volatile ，可以确保所有线程都看到最新的值。这对于确保跨线程的数据一致性非常重要。

在Java中，volatile字段是使用volatile关键字声明的。当开发人员写入一个Volatile 时，其他线程可以立即看到所有写入。

因此，其他线程将始终看到最新的值。类似地，当从Volatile 读取时，所有读取都保证返回任何线程的最新写入。

由于这种保证，Volatile 通常被用作线程之间的简单同步形式。

例如，线程可能会使用一个Volatile 作为标志，以指示某个操作已完成。

另一个线程可以检查此标志，以了解何时可以安全继续。然而，Volatile 不能保证正确的排序。

换句话说，如果一个线程写入一个Volatile ，而另一个线程从中读取，则无法保证读取和写入的顺序。只有一个保证：它将返回最近的写入。

避免使用线程本地变量

应该谨慎使用线程局部变量，因为在涉及许多线程和对象的复杂应用程序中，它们很快就会变得难以管理和维护。

通常，除非绝对必要，否则最好避免使用线程局部变量。

保持Synchronization尽可以小

同步块应尽可能小，以获得最大的性能和可扩展性。尽可能避免在同步块内调用昂贵的操作或进行任何可能阻塞的调用（如I/O调用）。

使用无锁数据结构

无锁数据结构旨在减少争用并提高可扩展性。当您需要以高效的方式从多个线程访问共享资源时，请考虑使用它们。

使用执行器

创建新线程并在多线程环境中运行它们会增加成本，主要是由于上下文切换。

您可以利用Java Executor Framework，这是Java 1.5中引入的Java并发包的一部分。它是主Java运行时线程基础结构的包装器。

Executors是一个Java实用程序类，它使在线程池中管理和执行任务更加容易。

考虑使用执行器来管理应用程序的线程，而不是手动管理它们。

使用线程安全日志记录

日志记录是任何应用程序中最重要的交叉问题之一。也就是说，在多线程环境中实现它可能极具挑战性。确保使用线程安全日志库或框架，以确保日志以线程安全和一致的方式正确写入。

监视和记录性能

监视应用程序中线程的性能，并确保记录出现的任何问题，并在应用程序中潜在的瓶颈或问题成为主要问题之前识别它们。

利用线程安全库

有许多第三方库和框架提供了常见操作的线程安全实现。尽可能考虑使用这些工具，以减少必须执行的手动线程管理量。

在Java中多线程时使用读/写锁

在Java中，读/写锁允许多个线程同时对资源进行只读访问，但一次只能有一个线程进行写访问。这确保了没有两个线程同时写入资源，这可能会导致数据损坏。

在Java中使用读/写锁时，需要记住以下几点：

• 确保在锁定块内执行所有写入操作。这将确保在特定时间点只有一个线程能够写入资源。
• 如果可能，请使用tryLock()而不是lock()获取锁。如果锁已经被另一个线程持有，则tryLock()方法将返回false，这样可以避免线程不必要的阻塞。
• 确保在完成资源后尽快释放锁。长时间持有锁会阻止其他线程访问所需的资源。

使用正确的并发集合

并发集合旨在以安全有效的方式处理访问同一数据结构的多个线程。例如，如果需要存储大量频繁访问或修改的数据，请考虑使用ConcurrentHashMap而不是Vector。

使用原子对象

在使用Java中的线程时，使用原子对象来确保正确处理数据是非常重要的。原子对象提供了一种简单的方法来确保以线程安全的方式访问和更新数据。Java中的一些原子类包括AtomicInteger、AtomicLong、AtomiicBoolean和AtomicReference。

关于Java多线程最佳实践的最后思考

遵循本编程教程中Java多线程的最佳实践，开发人员可以减少遇到线程问题的风险，并创建健壮的代码，利用多线程而不引入不必要的复杂性。

始终使用线程安全类、方法和变量以获得更好的效率和可扩展性。有了良好的设计选择，开发人员可以实现高效的多线程Java应用程序，在提高性能的同时保持效率。