Java 并发知识体系总览

本页是 Java 并发专题的索引与学习地图，串联“理论基础 → 线程基础 → 并发关键字 → 锁 → J.U.C 框架 → 本质与模式”的主线。建议按顺序阅读，遇到具体类再跳到对应篇目。

1. 并发基础

先把“为什么并发、并发为什么不安全”想清楚，再谈工具。核心是三条性质：原子性、可见性、有序性，以及约束三者的 JMM（Java 内存模型） 与 happens-before 规则。

• 并发理论基础：线程安全、JMM、happens-before、并发与并行的区别。
• 线程基础：线程状态与转换、创建方式、中断、互斥同步与协作机制。

2. 并发关键字

Java 用三个关键字直接支撑可见性与有序性：

• synchronized 详解：对象锁与类锁、锁升级（偏向锁/轻量级锁/重量级锁）、与 Lock 的对比。
• volatile 详解：内存屏障、可见性与有序性、为什么保证不了 i++ 的原子性。
• final 详解：final 域的重排序规则与安全发布。

3. 锁

• Java 中的锁全景：公平/非公平、可重入、读写锁、乐观/悲观等分类与适用场景。

J.U.C 中的锁体系以 AQS 为核心：

• LockSupport 详解：park/unpark 基础工具。
• AQS 详解：独占/共享两种资源获取方式、模板方法设计。
• ReentrantLock 详解：可重入、公平与非公平实现。
• ReentrantReadWriteLock 详解：读写状态设计、为什么不支持锁升级。

4. J.U.C 框架五大类

JUC 框架总览 之后，可按下述五类深入。

4.1 原子类

• CAS、Unsafe 与原子类：CAS 原理、ABA 问题及其解法。

4.2 并发集合

• ConcurrentHashMap：分段锁到 CAS + 红黑树的演进。
• CopyOnWriteArrayList：写时复制与弱一致迭代器。
• ConcurrentLinkedQueue：无锁队列与延迟更新。
• BlockingQueue：阻塞队列家族与常用方法。

4.3 线程池与异步任务

• FutureTask：异步结果与运行状态流转。
• ThreadPoolExecutor：核心参数、任务提交流程与拒绝策略。
• ScheduledThreadPoolExecutor：定时与周期任务。
• Fork/Join 框架：分治与工作窃取。

4.4 同步工具类

• CountDownLatch、CyclicBarrier、Semaphore、Phaser、Exchanger。

4.5 线程隔离

• ThreadLocal 详解：线程隔离原理与内存泄漏问题。

5. 学习建议

• 先框架后细节：先理解并发问题的三条性质与 JMM，再看具体工具，能避免“死记 API”。
• 围绕 AQS 理解 JUC：锁、信号量、CountDownLatch 等很多同步器都构建在 AQS 之上，吃透一个可以举一反三。
• 用线程池收口：生产环境应统一用线程池管理线程，避免无界创建；注意线程命名、拒绝策略与监控。
• 看现象定根因：出现数据错乱先查可见性/原子性，出现卡顿先查锁竞争与线程池配置。

6. 常见误区

• “volatile 能保证线程安全”：错。它只保证可见性与有序性，不保证复合操作的原子性，i++ 依然不安全。
• “用了锁就一定安全”：锁只保护被它包住的临界区；逃逸引用、未初始化对象被发布仍会破坏安全。
• “线程越多越快”：线程过多带来上下文切换与栈内存开销，通常应使用线程池并控制并发度。
• “ThreadLocal 能解决一切共享问题”：它只是把变量隔离到线程；在线程池复用线程时若不调用 remove()，会造成数据串号与内存泄漏。
• “Fork/Join 适合所有并行任务”：它面向可拆分的计算任务，阻塞任务会拖累工作窃取，应优先考虑普通线程池。

7. 排查与调优提示

• 出现数据错乱，先怀疑共享可变状态的可见性/原子性，而不是盲目加锁。
• 出现卡顿，先看锁竞争（jstack 找 BLOCKED 线程）与线程池队列（是否堆积、是否频繁触发拒绝策略）。
• 死锁可用 jstack 输出的 “Found one Java-level deadlock” 定位持有与等待环。
• 高并发下优先用无锁结构（原子类、ConcurrentHashMap）降低竞争，再考虑锁的粒度。
• 定位到热点后，用压测验证优化收益；并发问题“看起来对”不等于“真的对”。

8. 小结

Java 并发的主线是“为什么需要并发 → 并发为什么不安全 → 如何用关键字与 JUC 工具保证安全与效率”。本页给出全站索引，建议按“基础 → 关键字 → 锁 → JUC → 本质与模式”的顺序推进。