深入理解 Java 多线程、Lambda 表达式及线程安全最佳实践 ...

Java 线程

线程使程序能够通过同时实行多个任务而更有效地运行。
线程可用于在不中断主程序的情况下在后台实行复杂的任务。
创建线程

有两种创建线程的方式。

• 扩展Thread类
  

可以通过扩展Thread类并覆盖其run()方法来创建线程：

1. public class MyThread extends Thread {
2.   public void run() {
3.     System.out.println("This code is running in a thread");
4.   }
5. }

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• 实现Runnable接口
  

另一种创建线程的方式是实现Runnable接口：

1. public class MyRunnable implements Runnable {
2.   public void run() {
3.     System.out.println("This code is running in a thread");
4.   }
5. }

复制代码

运行线程

• 扩展Thread类
  

如果类扩展Thread类，则可以通过创建类的实例并调用其start()方法来运行线程：

1. public class Main {
2.   public static void main(String[] args) {
3.     MyThread myThread = new MyThread();
4.     myThread.start();
5.     System.out.println("This code is outside of the thread");
6.   }
7. }

复制代码

• 实现Runnable接口
  

如果类实现了Runnable接口，则可以通过将类的实例通报给Thread对象的构造函数，然后调用线程的start()方法来运行线程：

1. public class Main {
2.   public static void main(String[] args) {
3.     MyRunnable myRunnable = new MyRunnable();
4.     Thread thread = new Thread(myRunnable);
5.     thread.start();
6.     System.out.println("This code is outside of the thread");
7.   }
8. }

复制代码

区分“扩展”和“实现”线程

主要区别在于，当一个类扩展Thread类时，无法扩展任何其他类，但通过实现Runnable接口，可以扩展另一个类，例如：

1. class MyClass extends OtherClass implements Runnable

复制代码

并发问题

由于线程与程序的其他部分同时运行，以是无法知道代码将按照什么顺序运行。当线程和主程序同时读取和写入相同的变量时，值是不可预测的。由此导致的问题称为并发问题。
示例

一个变量amount值不可预测的代码示例：

1. public class Main extends Thread {
2.   public static int amount = 0;
4.   public static void main(String[] args) {
5.     Main thread = new Main();
6.     thread.start();
7.     System.out.println(amount);
8.     amount++;
9.     System.out.println(amount);
10.   }
12.   public void run() {
13.     amount++;
14.   }
15. }

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为避免并发问题，最好尽大概少地在线程之间共享属性。如果须要共享属性，一种大概的解决方案是在使用线程可以更改的任何属性之前，使用线程的isAlive()方法检查线程是否已完成运行。
示例

使用isAlive()防止并发问题：

1. public class Main extends Thread {
2.   public static int amount = 0;
4.   public static void main(String[] args) {
5.     Main thread = new Main();
6.     thread.start();
7.     // 等待线程完成
8.     while (thread.isAlive()) {
9.       System.out.println("Waiting...");
10.     }
11.     // 更新amount并打印其值
12.     System.out.println("Main program: " + amount);
13.     amount++;
14.     System.out.println("Main program: " + amount);
15.   }
17.   public void run() {
18.     amount++;
19.   }
20. }

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线程池

线程池是一种管理线程的资源。它允许您创建并维护一组可重用的线程。使用线程池可以提高应用程序的性能和效率。
线程安全

线程安全是指多个线程可以访问和修改数据而不导致数据破坏。使数据线程安全的一种方法是使用同步。同步是一种机制，它允许线程一次一个地访问共享数据。
常见的线程安全问题

• 竞态条件：当多个线程同时访问共享数据并实验对其举行更改时，就会发生竞态条件。这大概导致数据破坏。
  
• 原子性：原子操作是指不可分割的操作。当多个线程实验同时实行原子操作时，大概会导致数据破坏。
  
• 可见性：当一个线程对共享数据举行更改时，其他线程必须能够看到这些更改。
  

避免线程安全问题

• 使用同步
  
• 使用不可变对象
  
• 使用原子操作
  

Java Lambda表达式

Lambda表达式简介

Lambda表达式是在Java 8中引入的。Lambda表达式是一小段代码块，它担当参数并返回一个值。Lambda表达式类似于方法，但它们不须要名称，并且可以直接在方法体中实现。
Lambda表达式的语法

最简单的Lambda表达式包含一个参数和一个表达式：

1. 参数 -> 表达式

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要使用多个参数，请将它们放在括号中：

1. (参数1, 参数2) -> 表达式

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表达式是有限制的。它们必须立即返回一个值，并且不能包含变量、赋值或if或for等语句。为了实行更复杂的操作，可以使用带有花括号的代码块。如果Lambda表达式须要返回一个值，那么代码块应该有一个return语句。

1. (参数1, 参数2) -> { 代码块 }

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Lambda表达式的使用

Lambda表达式通常作为参数通报给函数。在以下示例中，Lambda表达式作为参数通报给ArrayList的forEach()方法，以打印列表中的每个项：

1. import java.util.ArrayList;
3. public class Main {
4.   public static void main(String[] args) {
5.     ArrayList<Integer> numbers = new ArrayList<>();
6.     numbers.add(5);
7.     numbers.add(9);
8.     numbers.add(8
10. );
11.     numbers.add(1);
12.     numbers.forEach((n) -> { System.out.println(n); });
13.   }
14. }

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Lambda表达式的存储

如果变量的类型是仅具有一个方法的接口，那么Lambda表达式可以存储在变量中。Lambda表达式应该具有与该方法相同数量的参数和相同的返回类型。Java内置了许多这类接口，如Consumer接口（在java.util包中），它被列表使用。

1. import java.util.ArrayList;
2. import java.util.function.Consumer;
4. public class Main {
5.   public static void main(String[] args) {
6.     ArrayList<Integer> numbers = new ArrayList<>();
7.     numbers.add(5);
8.     numbers.add(9);
9.     numbers.add(8);
10.     numbers.add(1);
11.     Consumer<Integer> method = (n) -> { System.out.println(n); };
12.     numbers.forEach(method);
13.   }
14. }

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Lambda表达式作为方法参数

要在方法中使用Lambda表达式，该方法应该有一个以单一方法接口作为其类型的参数。调用接口的方法将运行Lambda表达式。

1. interface StringFunction {
2.   String run(String str);
3. }
5. public class Main {
6.   public static void main(String[] args) {
7.     StringFunction exclaim = (s) -> s + "!";
8.     StringFunction ask = (s) -> s + "?";
9.     printFormatted("Hello", exclaim);
10.     printFormatted("Hello", ask);
11.   }
13.   public static void printFormatted(String str, StringFunction format) {
14.     String result = format.run(str);
15.     System.out.println(result);
16.   }
17. }

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Lambda表达式的优势

• 简化代码
  
• 提高可读性
  
• 加强代码的表达力
  

Lambda 表达式是 Java 8 中引入的一项强盛功能，可以简化代码并提高可读性。它们是函数式编程的重要构成部分，可以用于各种任务，例如数据处理、变乱处理和流处理。
最后

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