Immutability 模式：如何利用不变性解决并发问题？

不变性（Immutability）模式：对象一旦创建后状态不再变化。解决并发问题最简单的方法——让共享变量只有读操作。

快速实现具备不可变性的类

• 类和属性都是 final 的，所有方法均是只读的
• String、Long、Integer、Double 等包装类均严格遵守此规则
• String.replace() 不修改原 value[]，而是返回新字符串

案例分析（一）：高性能限流器 Guava RateLimiter

Guava RateLimiter：Google 开源的限流工具类，基于令牌桶算法实现。

//限流器流速：2 个请求/秒
RateLimiter limiter = RateLimiter.create(2.0);
//执行任务的线程池
ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(1);
//记录上一次执行时间
prev = System.nanoTime();
//测试执行 20 次
for (int i = 0; i < 20; i++) {
    //限流器限流
    limiter.acquire();
    //提交任务异步执行
    es.execute(() -> {
        long cur = System.nanoTime();
        //打印时间间隔：毫秒
        System.out.println((cur - prev) / 1000_000);
        prev = cur;
    });
}

// 输出结果：
// ...
// 500
// 499
// 500
// 499

学习攻略 如何才能学好并发编程？

开篇词 你为什么需要学习并发编程？

并发编程可以总结为三个核心问题：分工、同步、互斥。

Lock 和 Condition（上）：隐藏在并发包中的管程

再造管程的理由

已有 synchronized，还需要 Lock 的原因——需要锁支持以下能力以破坏不可抢占条件：

1. 响应中断：阻塞线程收到中断信号后唤醒，释放已持有的锁，避免死锁
2. 支持超时：一段时间内未获取锁则返回错误，而非无限阻塞
3. 非阻塞获取锁：尝试获取失败直接返回，不进入阻塞

Java 线程池

【简单】为什么要用线程池？⭐⭐⭐⭐

🎯 目标等级：L2 ｜ ⏱ 建议用时：5 min ｜ 🏷 标签：线程池 / 核心价值

💎 关键结论

线程池的核心价值是复用线程，避免频繁创建/销毁的开销。三大好处：降低资源消耗、提高响应速度、让线程可统一分配、调优和监控。

⚡记忆卡片

• 口诀：复用省消耗、免等响应快、统一好管理
• 关键词：线程复用 ／ 响应速度 ／ 可管理性
• 链路：任务提交 → 从池中获取线程 → 执行任务 → 线程归还等待下一任务

Java 锁

【中等】Java 中，根据不同维度划分，锁有哪些分类？⭐⭐⭐

🎯 目标等级：L2-L3 ｜ ⏱ 建议用时：10 min ｜ 🏷 标签：锁 / 锁分类

💎 关键结论

Java 锁按七大维度划分：公平性、获取方式、可重入性、共享性、阻塞方式、优化策略、实现方式。选型看三点：竞争强度、任务时长、读写比例，没有最好的锁，只有最适合场景的锁。

⚡记忆卡片

• 口诀：公获重共阻，优实七维度
• 关键词：公平／非公平 ／ 悲观／乐观 ／ 偏向-轻量级-重量级
• 链路：判断竞争程度 → 确定锁类型 → 平衡性能与公平

Java 内存模型（Java Memory Model），简称 JMM。Java 内存模型的目标是为了解决由可见性和有序性导致的并发安全问题。Java 内存模型通过 屏蔽各种硬件和操作系统的内存访问差异，以实现让 Java 程序在各种平台下都能达到一致的内存访问效果。

物理内存模型

物理机遇到的并发问题与虚拟机中的情况有不少相似之处，物理机对并发的处理方案对于虚拟机的实现也有相当大的参考意义。

硬件处理效率存在很大差异

技术在进步，CPU、内存、I/O 设备的性能也在不断提高。但是，始终存在一个核心矛盾：CPU、内存、I/O 设备存在很大的速度差异 - CPU 远快于内存，内存远快于 I/O 设备。木桶短板理论告诉我们：一只木桶能装多少水，取决于最短的那块木板。同理，程序整体性能取决于最慢的操作（即 I/O 操作），所以单方面提高 CPU、内存的性能是无效的。

简介

Java 并发编程中，分工工具是处理复杂并行任务的核心利器。当单个任务过于庞大或具有复杂的依赖关系时，我们需要将其拆分为多个子任务并行执行，最后汇总结果。Java 提供了多种分工工具来应对不同场景：ForkJoinPool 面向分治递归任务，CompletableFuture 面向异步编排与聚合，CompletionService 面向批量并行任务的结果收集。

对于简单的并行任务，你可以通过"线程池 + Future"的方案来解决；如果任务之间有聚合关系，无论是 AND 聚合还是 OR 聚合，都可以通过 CompletableFuture 来解决；而批量的并行任务，则可以通过 CompletionService 来解决。

【Java 并发】专题系统梳理多线程并发编程的核心知识体系，涵盖 Java 内存模型（JMM）、线程生命周期与同步机制、锁机制（synchronized/ReentrantLock/AQS）、无锁并发（CAS/原子类/ThreadLocal）等核心主题。同时深入线程池原理、并发容器、同步与分工工具类等实战内容，帮助理解并发编程的本质问题与解决方案。

📖 内容

• Java 并发简介 - 关键词：原子性、可见性、有序性、死锁、上下文切换
• Java 并发之内存模型 - 关键词：JMM、Happens-Before、volatile、synchronized、锁升级
• Java 并发之线程 - 关键词：Thread、Runnable、Callable、线程生命周期、interrupt
• Java 并发之锁 - 关键词：ReentrantLock、AQS、CAS、悲观锁、乐观锁
• Java 并发之无锁 - 关键词：CAS、原子类、ThreadLocal、ABA 问题、Copy-on-Write
• Java 并发之 AQS - 关键词：AQS、CLH 队列、独占锁、共享锁、Condition
• Java 并发之容器 - 关键词：ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList、BlockingQueue、分段锁、CAS
• Java 并发之线程池 - 关键词：ThreadPoolExecutor、corePoolSize、拒绝策略、workQueue、Executors
• Java 并发之同步工具 - 关键词：CountDownLatch、Semaphore、CyclicBarrier、信号量、AQS
• Java 并发之分工工具 - 关键词：CompletableFuture、ForkJoinPool、FutureTask、工作窃取、异步编排

并发简介

【简单】并发和并行有什么区别？⭐⭐⭐

🎯 目标等级：L2 ｜ ⏱ 建议用时：5 min ｜ 🏷 标签：并发简介 / 基础概念

💎 关键结论

二者最关键的区别在于是否同时发生：并发是多个任务在同一时间段内交替执行（逻辑上的同时），并行是多个任务在多核上真正同时执行（物理上的同时）。并发是执行模型，并行是硬件能力。