Java不同版本的多线程开发：进化之路

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引言

随着Java技术的不断发展，多线程编程作为并发处理的核心技术，在Java的不同版本中得到了不断的优化和增强。本文将按照时间顺序，梳理Java不同版本中多线程相关的工具类、方法、使用以及原理解读，帮助读者更好地理解Java多线程编程的进化之路。

一、Java 1.4及以前：基础的多线程支持

在Java 1.4及以前的版本中，多线程的基础支持主要由Thread类和Runnable接口提供。开发者通过继承Thread类或实现Runnable接口来创建线程，并通过调用start()方法来启动线程。

示例代码：

// 继承Thread类创建线程
class MyThread extends Thread {
    public void run() {
        // 线程执行的代码
    }
}

// 实现Runnable接口创建线程
class MyRunnable implements Runnable {
    public void run() {
        // 线程执行的代码
    }
}

// 启动线程
MyThread thread = new MyThread();
thread.start();

Thread thread2 = new Thread(new MyRunnable());
thread2.start();

在Java 1.4中，还引入了java.util.concurrent包，其中包含了基础的并发工具类，如ExecutorService和Future，为多线程编程提供了更高级别的抽象。

二、Java 5：引入并发工具库

Java 5是Java多线程编程的一个重要里程碑，它引入了强大的java.util.concurrent并发工具库，提供了丰富的并发工具类和方法，极大地简化了多线程编程的复杂性。

1. 线程池：ExecutorService和Executors提供了灵活的线程池管理，避免了频繁创建和销毁线程的开销。

ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);
executor.submit(new RunnableTask());
executor.shutdown();

1. Future与Callable：Future接口代表异步计算的结果，Callable接口类似于Runnable，但可以返回结果。

Future<String> future = executor.submit(new CallableTask());
String result = future.get(); // 阻塞等待任务完成并获取结果

1. 同步工具：如CountDownLatch、CyclicBarrier、Semaphore等，用于协调多个线程之间的执行顺序。

三、Java 7：Fork/Join框架

Java 7引入了java.util.concurrent.ForkJoinPool和ForkJoinTask，构成了Fork/Join框架，用于将大任务拆分成多个小任务，并在多个线程上并行执行这些小任务，最后合并结果。这特别适合处理可以递归拆分的任务。

示例代码：

class RecursiveAction extends RecursiveAction {
    private static final int THRESHOLD = 2;
    private final int[] data;
    private final int low;
    private final int high;
    
    // 构造函数...
    
    @Override
    protected void compute() {
        if (high - low < THRESHOLD) {
            // 直接计算结果
        } else {
            int mid = (low + high) >>> 1;
            RecursiveAction left = new RecursiveAction(data, low, mid);
            RecursiveAction right = new RecursiveAction(data, mid, high);
            invokeAll(left, right);
            // 合并左右子任务的结果
        }
    }
}

ForkJoinPool pool = new ForkJoinPool();
RecursiveAction task = new RecursiveAction(data);
pool.invoke(task);

四、Java 8：Stream、CompletableFuture

Java 8引入了Lambda表达式和函数式接口，为多线程编程带来了革命性的变化。此外，Java 8还增强了java.util.concurrent包中的工具类，使其更加易用和高效。

4.1 Lambda表达式与线程：CompletableFuture

Lambda表达式使得创建匿名函数变得非常简单，可以方便地用于创建线程或任务。

Thread thread = new Thread(() -> {
    System.out.println("Hello from a new thread!");
});
thread.start();

4.2 CompletableFuture

CompletableFuture是Java 8中引入的一个异步编程工具，它代表了一个异步计算的结果。使用CompletableFuture可以方便地实现异步编程和函数式编程的结合。

CompletableFuture<String> future = CompletableFuture.supplyAsync(() -> {
    // 模拟耗时操作
    try {
        Thread.sleep(1000);
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    return "Result of async computation";
});

// 当future完成时，打印其结果
future.thenAccept(result -> System.out.println(result));

4.3 Stream API与并行流

Java 8引入了Stream API，它提供了一种声明式的方式来处理数据集合。通过并行流（parallel streams），可以方便地对数据进行并行处理。

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
int sum = numbers.parallelStream()
                  .mapToInt(Integer::intValue)
                  .sum();
System.out.println("Sum: " + sum);

五、Java 9

引入了 Flow 类，支持响应式编程。
允许异步事件流的处理和组合。

七、Java 17

Java 17 Loom 旨在简化 Java 中的并发编程。
引入了 Fibers（轻量级线程），允许在大量线程之间高效切换。
提供了 java.util.concurrent.Executor 的改进版本，以支持 Fibers。。

ExecutorService executor = Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor();
executor.submit(() -> {
    // 执行任务
});

虚拟线程的使用可以简化并发编程模型，并提高高并发场景下的性能。

八、Java 21:Virtual Threads

项目 Loom 的一部分，引入了虚拟线程（Virtual Threads）。
虚拟线程是一种轻量级、低开销的线程，可以在 Java 平台上创建数百万个线程。
极大地改进了 Java 的并发性能和资源使用。

总结

从Java的版本发展来看，多线程编程在Java中得到了不断的改进和增强。每个新版本都引入了新的工具和API，使得并发编程变得更加高效、灵活和易于使用。随着技术的不断发展，我们可以期待Java在未来继续为多线程开发带来更多的创新和突破。

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文章来源:https://blog.csdn.net/qq_30757161/article/details/137743323
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