Java 并发编程中有哪些常见的并发模式和设计？

Java 并发编程提供了多种模式和设计，包括锁、原子变量、信号量、屏障和发布-订阅，可帮助编写健壮、可扩展和高性能的并发应用程序。并发设计包括线程池、并发集合、无锁数据结构、响应式编程和分布式锁，用于优化并发处理。一个实战案例是使用线程池和并发队列处理大量请求，该例演示了如何使用 Java 并发 API 优化请求处理效率。

Java 并发编程中的常见并发模式和设计

并发编程涉及编写代码，以便可以在同一时间运行多个任务。Java 提供了多种并发模式和设计，可帮助开发者设计健壮、可扩展且高性能的并发应用程序。

并发模式

1. 锁 - 保证对共享数据的独占访问，防止竞态条件。

2. 原子变量 - 提供线程安全的变量，以防止不同线程同时修改相同的值。

3. 信号量 - 限制可以同时访问共享资源的线程数量。

4. 屏障 - 同步线程，确保它们全部到达特定点，然后再继续执行。

5. 发布-订阅 - 允许发布者异步发布事件，而订阅者则根据需要接收这些事件。

并发设计

1. 线程池 - 管理线程的创建和销毁，以提高性能和可伸缩性。

2. 并发集合 - 提供线程安全的集合，允许在多线程环境中安全地存储和检索数据。

3. 无锁数据结构 - 使用原子操作实现线程安全，避免使用锁的开销。

4. 响应式编程 - 专注于处理异步事件流，而不是使用阻塞 I/O。

5. 分布式锁 - 在分布式系统中协调并发访问，用于管理跨多个服务器的共享资源。

实战案例：使用线程池和并发队列

考虑一个处理大量请求的应用程序。我们可以使用线程池和并发队列来优化并发的请求处理：

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

public class ThreadPoolExample {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // 创建一个固定大小为 4 的线程池
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(4);

        // 创建一个无界的并发队列
        LinkedBlockingQueue<Runnable> queue = new LinkedBlockingQueue<>();

        // 向队列中添加请求任务
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            queue.offer(() -> {
                // 执行请求处理
                System.out.println("执行请求：" + i);
            });
        }

        // 提交队列中的任务到线程池
        executorService.submit(queue);

        // 在 5 秒后关闭线程池
        executorService.shutdown();
        executorService.awaitTermination(5, TimeUnit.SECONDS);
    }
}

在示例中，我们创建了一个线程池，其中有 4 个线程。任务存储在并发队列中，线程池从队列中获取任务并并行执行它们。这样可以提高请求处理的效率，因为线程不必等待任务完成才能开始处理下一个任务。

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