Java 并发编程入门：线程池、锁、CompletableFuture

并发编程是 Java 的核心特性。本文介绍并发编程的基础知识。

线程池

创建线程池

// 推荐方式
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);

// 自定义线程池
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
    10,                // 核心线程数
    20,                // 最大线程数
    60, TimeUnit.SECONDS, // 空闲线程存活时间
    new LinkedBlockingQueue<>(100), // 任务队列
    new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy() // 拒绝策略
);

使用线程池

// 提交任务
executor.execute(() -> System.out.println("执行任务"));

// 提交有返回值的任务
Future<String> future = executor.submit(() -> "结果");
String result = future.get(); // 阻塞等待

线程池参数说明

锁

synchronized

// 同步方法
public synchronized void method() {
    // 临界区
}

// 同步块
synchronized (this) {
    // 临界区
}

ReentrantLock

private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

public void method() {
    lock.lock();
    try {
        // 临界区
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

ReadWriteLock

private final ReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock();

public void read() {
    rwLock.readLock().lock();
    try {
        // 读操作
    } finally {
        rwLock.readLock().unlock();
    }
}

public void write() {
    rwLock.writeLock().lock();
    try {
        // 写操作
    } finally {
        rwLock.writeLock().unlock();
    }
}

CompletableFuture

基本用法

// 异步执行
CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    return "结果";
});

// 链式处理
CompletableFuture<String> future = CompletableFuture
    .supplyAsync(() -> "Hello")
    .thenApply(s -> s + " World")
    .thenApply(String::toUpperCase);

组合多个异步任务

// 等待所有完成
CompletableFuture.allOf(future1, future2, future3).join();

// 任意完成
CompletableFuture.anyOf(future1, future2, future3).join();

异常处理

CompletableFuture<String> future = CompletableFuture
    .supplyAsync(() -> {
        if (true) throw new RuntimeException("错误");
        return "结果";
    })
    .exceptionally(e -> "默认值");

最佳实践

1. 使用线程池：避免手动创建线程
2. 合理设置线程数：CPU 密集型 = CPU 核心数，IO 密集型 = CPU 核心数 × 2
3. 使用 CompletableFuture：比 Future 更强大
4. 避免死锁：按固定顺序获取锁

总结

Java 并发编程是高级开发者的必备技能。掌握线程池、锁、CompletableFuture，可以编写高效的并发程序。