java-concurrency

Java 並行処理スキル

スレッドセーフなアプリケーション向けの Java 並行処理パターンを習得します。

概要

このスキルでは、基本的なスレッドから仮想スレッド（Java 21 以降）まで、スレッドプール、同期、CompletableFuture を含む並行処理を扱います。

このスキルを使う場面

次のような場合に使用します。

• スレッドセーフなコードを書く
• 並列処理を実装する
• 非同期プログラミングのパターンを使用する
• スレッドプールを調整する
• 並行処理の問題をデバッグする

対象トピック

スレッド管理

• スレッドのライフサイクルと状態
• デーモンスレッドとユーザースレッド
• 割り込み処理

同期

• synchronized、volatile
• Lock インターフェイス（ReentrantLock）
• アトミック操作

エグゼキューター

• ThreadPoolExecutor の設定
• ForkJoinPool
• 仮想スレッド（Java 21 以降）

CompletableFuture

• 非同期実行
• チェーンと合成
• 例外処理

クイックリファレンス

// Virtual Threads (Java 21+)
try (var executor = Executors.newVirtualThreadPerTaskExecutor()) {
    IntStream.range(0, 10_000).forEach(i ->
        executor.submit(() -> processRequest(i)));
}

// CompletableFuture composition
CompletableFuture<Result> result = fetchUser(id)
    .thenCompose(user -> fetchOrders(user.id()))
    .thenApply(orders -> processOrders(orders))
    .exceptionally(ex -> handleError(ex))
    .orTimeout(5, TimeUnit.SECONDS);

// Thread pool configuration
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(
    10, 50, 60L, TimeUnit.SECONDS,
    new ArrayBlockingQueue<>(1000),
    new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()
);

// Lock with timeout
ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
if (lock.tryLock(1, TimeUnit.SECONDS)) {
    try {
        // critical section
    } finally {
        lock.unlock();
    }
}

スレッドプールのサイズ設定

ワークロード	計算式	例
CPU バウンド	コア数	8 スレッド
I/O バウンド	コア数 * (1 + 待機時間/計算時間)	80 スレッド

トラブルシューティング

問題	原因	解決策
デッドロック	ロックの循環	ロックの順序付け、tryLock
競合状態	同期の不足	ロック／アトミック操作を追加する
スレッドの飢餓	不公平なスケジューリング	公平なロック

デバッグコマンド

jstack -l <pid> > threaddump.txt
jcmd <pid> Thread.print

使用方法

Skill("java-concurrency")