高薪程序员必修课-java为什么要用并发编程

目录

前言

1. 提高性能和效率

2. 更好地响应用户

3. 优化I/O操作

具体示例

示例1：提高性能和效率

示例2：更好地响应用户

示例3：优化I/O操作

总结

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前言

        并发编程允许多个线程在同一时间执行任务。下面我们从多个原理角度来解释为什么Java需要并发编程，并提供适当的示例。

1. 提高性能和效率

• 原理：在多核处理器上，并发编程可以让程序利用多个CPU核同时运行多个任务，从而提高整体性能。
• 示例：处理大量数据时，可以将数据分成多个部分，并行处理每个部分。

2. 更好地响应用户

• 原理：在GUI应用程序中，并发编程允许用户界面线程保持响应，同时其他线程处理后台任务。
• 示例：在一个图形界面应用中，用户可以在后台执行文件下载的同时，继续使用界面而不冻结。

3. 优化I/O操作

• 原理：I/O操作（如文件读写、网络通信）通常是阻塞的。使用并发编程，可以在等待I/O操作完成时执行其他任务。
• 示例：一个服务器程序可以使用多个线程同时处理多个客户端请求。

具体示例

示例1：提高性能和效率

假设我们需要对一个大型数组进行求和操作，可以将数组分成多个部分并行处理：

public class ParallelSum {private static final int THREAD_COUNT = 4;public static void main(String[] args) throws InterruptedException {int[] array = new int[1000000];// 初始化数组for (int i = 0; i < array.length; i++) {array[i] = i + 1;}// 创建并启动线程SumThread[] threads = new SumThread[THREAD_COUNT];int length = array.length / THREAD_COUNT;for (int i = 0; i < THREAD_COUNT; i++) {threads[i] = new SumThread(array, i * length, (i + 1) * length);threads[i].start();}// 等待所有线程完成int totalSum = 0;for (SumThread thread : threads) {thread.join();totalSum += thread.getSum();}System.out.println("Total sum: " + totalSum);}
}class SumThread extends Thread {private int[] array;private int start;private int end;private int sum;public SumThread(int[] array, int start, int end) {this.array = array;this.start = start;this.end = end;}public void run() {sum = 0;for (int i = start; i < end; i++) {sum += array[i];}}public int getSum() {return sum;}
}

示例2：更好地响应用户

在一个GUI应用程序中，通过使用SwingWorker来执行耗时任务，使界面保持响应：

import javax.swing.*;
import java.awt.*;public class ResponsiveUI {public static void main(String[] args) {JFrame frame = new JFrame("Responsive UI");frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);frame.setSize(400, 200);frame.setLayout(new FlowLayout());JButton button = new JButton("Start Task");JLabel label = new JLabel("Task not started");frame.add(button);frame.add(label);button.addActionListener(e -> {SwingWorker<Void, Void> worker = new SwingWorker<Void, Void>() {@Overrideprotected Void doInBackground() {// 模拟长时间任务try {Thread.sleep(5000);} catch (InterruptedException interruptedException) {interruptedException.printStackTrace();}return null;}@Overrideprotected void done() {label.setText("Task completed");}};worker.execute();label.setText("Task started");});frame.setVisible(true);}
}

示例3：优化I/O操作

在一个服务器程序中，使用多线程处理多个客户端连接：

import javax.swing.*;
import java.awt.*;public class ResponsiveUI {public static void main(String[] args) {JFrame frame = new JFrame("Responsive UI");frame.setDefaultCloseOperation(JFrame.EXIT_ON_CLOSE);frame.setSize(400, 200);frame.setLayout(new FlowLayout());JButton button = new JButton("Start Task");JLabel label = new JLabel("Task not started");frame.add(button);frame.add(label);button.addActionListener(e -> {SwingWorker<Void, Void> worker = new SwingWorker<Void, Void>() {@Overrideprotected Void doInBackground() {// 模拟长时间任务try {Thread.sleep(5000);} catch (InterruptedException interruptedException) {interruptedException.printStackTrace();}return null;}@Overrideprotected void done() {label.setText("Task completed");}};worker.execute();label.setText("Task started");});frame.setVisible(true);}
}

总结

并发编程在Java中有以下几个主要原因：

1. 提高性能和效率，通过充分利用多核处理器。
2. 保持用户界面响应，提高用户体验。
3. 优化I/O操作，避免等待时间浪费。

通过这些示例，可以更好地理解为什么Java中需要使用并发编程，以及如何使用并发编程提高应用程序的性能和响应能力。