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并发为何重要#

多核时代，Java 的并发能力直接影响服务吞吐与响应延迟。理解线程模型、任务抽象与内存可见性是写好并发代码的第一步。

基础组件#

  • 线程创建：Thread、Runnable、Callable + Future。
  • 线程池：Executors 工厂方法快速生成；推荐使用 ThreadPoolExecutor 精细配置核心线程数、队列与拒绝策略。
  • 同步机制：synchronized、ReentrantLock、Condition 控制临界区；volatile 保证可见性；Atomic* 提供无锁原子操作。
  • 并发工具包：CountDownLatch、CyclicBarrier、Semaphore、CompletableFuture 等帮助编排任务。

Java 内存模型 (JMM) 要点#

  • 程序顺序性、管程锁定、volatile 与线程启动/结束等八大 happens-before 规则。
  • volatile 提供可见性与禁止指令重排序，但不保证复合操作原子性。
  • 双重检查锁定需搭配 volatile 才能安全发布单例。

常见模式#

  1. 生产者-消费者：BlockingQueue + 线程池，简化背压与缓冲处理。
  2. 异步组合：CompletableFuture 提供串联/并行任务组合，thenCompose、thenCombine 安排依赖关系。
  3. 限流保护：Semaphore 控制并发度，超时释放避免死锁。
  4. 资源复用：线程池复用线程，避免频繁创建销毁带来的开销。

调试与诊断#

  • jstack 查看线程栈，识别死锁与阻塞点；
  • Java Flight Recorder 记录线程活动、锁竞争；
  • ThreadMXBean 编程方式检测死锁线程。

最佳实践#

  • 明确任务并发度与线程池配置，避免 Executors.newFixedThreadPool 默认队列导致 OOM；
  • 使用不可变对象或线程封闭减少锁争用；
  • 在共享变量发布时确保可见性（volatile、final 或安全发布模式）。

参考资料#

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