lab-concurrente:本课题并发与并行程序设计的实验室实践

在IT行业中，并发和并行程序设计是两个关键的概念，特别是在多核处理器和分布式系统日益普及的今天。本文将深入探讨这两个概念，并结合Java编程语言，解析如何在实践中实现并发和并行处理。 并发是指一个系统中多个执行单元（如线程或进程）在同一时间段内交替执行，尽管它们可能不会同时活跃。在Java中，我们主要通过Java线程（Thread）类和并发工具类（如java.util.concurrent包）来实现并发编程。`lab-concurrente`这个实验室实践可能包含了创建、管理和同步线程的相关练习，以及对死锁、活锁和饥饿等并发问题的分析。 并行编程则更进一步，它是指多个执行单元在同一时间执行不同的任务。在多核处理器环境下，可以同时处理多个计算任务，显著提高性能。Java通过Fork/Join框架、Parallel Streams和ExecutorService等工具支持并行编程。`lab-concurrente-master`可能包含并行计算的案例，如使用并行流进行大数据处理或使用WorkStealingPool优化计算效率。 在并发编程中，线程同步是确保数据一致性的重要手段。Java提供了多种同步机制，如synchronized关键字、volatile变量、ReentrantLock、Semaphore、CyclicBarrier等。这些工具可以帮助开发者避免竞态条件，确保共享资源的安全访问。 实验室可能涉及以下主题： 1. **线程的创建与管理**：包括通过继承Thread类和实现Runnable接口创建线程，以及线程的启动、暂停、恢复和停止。 2. **线程同步**：理解synchronized的用法，以及wait()、notify()和notifyAll()方法的配合使用。 3. **并发工具类**：熟悉java.util.concurrent包中的并发工具，如BlockingQueue（用于线程间通信）、Executor框架（简化线程池的创建和管理）等。 4. **并发问题及解决方案**：研究死锁、活锁、饥饿等问题，并学习如何通过适当的同步策略来避免它们。 5. **并行计算**：利用Java 8引入的并行流进行并行处理，以及如何配置和使用Fork/Join框架进行任务分解和并行执行。 6. **性能优化**：学习如何评估并优化并发程序的性能，例如，通过调整线程池大小和任务粒度，以及使用适当的并发数据结构。 7. **并发设计模式**：了解如生产者-消费者模型、读写锁策略等并发设计模式，并在实践中应用。 实验室的每个练习都可能是对上述概念的深入探讨，通过实际操作加深对并发并行编程的理解。实践过程中，学生应学会如何编写安全、高效的并发代码，以应对复杂多变的现代计算环境。