java-concurrency

Java 并发技能

掌握 Java 并发模式，构建线程安全的应用程序。

概述

本技能涵盖从基础线程到虚拟线程（Java 21+）的并发知识，包括线程池、同步和 CompletableFuture。

适用场景

在以下情况下使用：

• 编写线程安全的代码
• 实现并行处理
• 使用异步编程模式
• 调优线程池
• 调试并发问题

涵盖主题

线程管理

• 线程生命周期和状态
• 守护线程与用户线程
• 中断处理

同步

• synchronized、volatile
• Lock 接口（ReentrantLock）
• 原子操作

执行器

• ThreadPoolExecutor 配置
• ForkJoinPool
• 虚拟线程（Java 21+）

CompletableFuture

• 异步执行
• 链式调用与组合
• 异常处理

快速参考

// 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();
    }
}

线程池大小设置

工作负载	公式	示例
CPU 密集型	核心数	8 个线程
I/O 密集型	核心数 * (1 + 等待时间/计算时间)	80 个线程

故障排查

问题	原因	解决方案
死锁	循环锁	锁排序、tryLock
竞态条件	缺少同步	添加锁/原子操作
线程饥饿	调度不公平	公平锁

调试命令

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

用法

Skill("java-concurrency")