Java 多线程编程实战

一、项目背景

假设我们有一个电商网站，需要处理大量的用户订单。为了提高系统的吞吐量和响应速度，我们决定使用多线程技术来并行处理订单。

二、需求分析

1. 订单处理：每个订单的处理包括验证库存、计算价格、生成订单记录等步骤。
2. 高并发：系统需要同时处理多个订单请求，确保每个请求都能及时响应。
3. 资源管理：合理分配系统资源，避免资源竞争和死锁。

三、技术选型

1. Java 线程：使用 Thread 类或实现 Runnable 接口创建线程。
2. 线程池：使用 ExecutorService 管理线程池，提高线程复用性和系统性能。
3. 同步机制：使用 synchronized 关键字或 Lock 接口实现线程同步，防止数据不一致。

四、代码实现

（一）定义订单类

public class Order {
    private int orderId;
    private String product;
    private int quantity;
    private double price;

    // 构造函数、getter 和 setter 方法省略
}

（二）订单处理任务

public class OrderProcessor implements Runnable {
    private Order order;

    public OrderProcessor(Order order) {
        this.order = order;
    }

    @Override
    public void run() {
        processOrder();
    }

    private void processOrder() {
        // 模拟订单处理步骤
        System.out.println("Processing order: " + order.getOrderId());
        try {
            Thread.sleep(1000); // 模拟处理时间
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("Order processed: " + order.getOrderId());
    }
}

（三）使用线程池管理订单处理任务

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

public class OrderProcessingSystem {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建固定大小的线程池
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(5);

        // 模拟多个订单请求
        for (int i = 1; i <= 10; i++) {
            Order order = new Order();
            order.setOrderId(i);
            order.setProduct("Product" + i);
            order.setQuantity(i);
            order.setPrice(i * 100.0);

            // 提交订单处理任务到线程池
            executorService.submit(new OrderProcessor(order));
        }

        // 关闭线程池
        executorService.shutdown();
    }
}

（四）同步机制示例

public class InventoryManager {
    private int stock;

    public InventoryManager(int initialStock) {
        this.stock = initialStock;
    }

    // 使用 synchronized 关键字实现同步
    public synchronized void reduceStock(int amount) {
        if (stock >= amount) {
            stock -= amount;
            System.out.println("Stock reduced by " + amount + ", remaining stock: " + stock);
        } else {
            System.out.println("Not enough stock to reduce by " + amount);
        }
    }
}

五、总结

通过上述代码示例，我们展示了如何使用 Java 进行多线程编程，包括创建和管理线程、使用线程池优化资源利用、以及实现线程同步以防止数据不一致。这些技术在处理高并发任务时非常有用，能够显著提高系统的性能和响应速度。