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时间管理大师:如何让你的程序告别“卡顿”?

在计算机的高速世界里,让 CPU 闲着等 IO(输入输出),简直是极大的犯罪。但很多初学者的程序,往往就像一个只会“死等”的咖啡店员。

第一幕:排队的痛苦 —— 同步阻塞

想象一个咖啡店里只有一个店员。他接了一个订单,然后就开始死死盯着咖啡机,直到这杯咖啡煮好才去接待下一个客人。此时后排已经排起了长龙,顾客们都在愤怒地拍桌子。

这种“干等”的工作方式,叫做同步(Synchronous)

如果你的程序也这样:下载文件时界面卡死、等待数据库返回时无法响应点击,那么你需要学会管理时间了。


第二幕:分身术 —— 多线程 (Thread)

既然一个人忙不过来,那就叫更多的人来帮忙。这就是线程(Thread)

你把耗时的任务丢给一个“分身”去处理,主线程继续保持微笑,迎接下一位顾客。

java
// 开启一个新线程(分身)
new Thread(() -> {
    // 在另一个时空下载大文件,不会卡住主界面
    downloadHugeFile();
    IO.println("文件下载完成!");
}).start();

IO.println("主线程继续响应用户操作...");

恭喜你,解锁了“多核时代”的超能力。 你的程序从此具备了同时处理多项任务的基因。


第三幕:呼机与回信 —— 异步与回调

你不需要一直盯着任务看。你只需要给顾客发一个呼叫器,并交代一句:“做完了叫我!”

这就是异步(Asynchronous)。在 Java 里,我们用 CompletableFuture 来实现这种优雅的等待。

java
1
2
3

主程序不再被琐事束缚, 只有在结果真正出来时,才会回头处理。


第四幕:抢夺地盘的战争 —— 并发冲突

当多个线程同时去改同一个数据(比如银行余额)时,灾难发生了。如果 100 块钱,两个线程同时各领 50,结果可能还是 50 而不是 0。

这时候,你需要一把锁(Lock)

java
private final Object lock = new Object();
private int balance = 100;

public void withdraw(int amount) {
    // 只有一个线程能拿到这把锁进房间
    synchronized (lock) {
        if (balance >= amount) {
            balance -= amount;
        }
    }
}

并发不只是快,更要稳。 锁能在混乱中建立秩序,确保数据的绝对安全。


第五幕:万物皆虚 —— 虚拟线程 (Project Loom)

创建传统的线程是很贵的(极其消耗内存)。但在最新的 Java 21 中,你拥有了虚拟线程

你可以轻而易举地开启几万个、甚至上百万个线程,而不会撑爆电脑。原本拥挤的咖啡店,瞬间变成了高效运转的云端工厂。

java
// Java 21+ 轻松创建百万级线程
try (var executor = Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor()) {
    IntStream.range(0, 100_000).forEach(i -> {
        executor.submit(() -> {
            Thread.sleep(Duration.ofSeconds(1));
            return i;
        });
    });
} // 自动等待所有任务完成

结尾:寻找永恒的记忆

现在,你已经掌握了时间的奥秘。你的程序飞快、高效,能同时处理成千上万个任务。

但你发现了一个致命的问题:**无论程序跑得多快,只要按下“关闭”键或断电,内存里那些精妙的变量、辛苦算出的结果,都会瞬间烟消云散。 **

你的程序就像一个只有“瞬间记忆”的天才,一旦睡着,就会忘记全世界。

下一幕,也是我们入场券系列的终点站——我们要为程序寻找永恒的记忆,走进数据库的世界。


(本文整理自《程序员的入场券》系列教程)