资料获取：kdocs.cn/l/coFeTd0J6teu

1. 并发编程

并发编程最早的领域就是操作系统的实现，其中涉及到的知识点有很多，比如操作系统，尤其是在互斥中，涉及到CPU和缓存，需要在大脑里建立起CPU，内存，I/O执行的模拟器等等

在学习一门技术知识的时候，我们需要先学习技术背后的理论和模型，在大脑里形成一定的知识体系架构。而理论的应用更宽广，一项优秀的理论往往能够运用于多种语言，只有理论知识

宽广了，在遇到问题时，才能快速的定位问题并解决。

2. 什么是并发？

先来看一下几个概念：串行，并发，并行

• 串行：无关任务数量，仅仅与资源和顺序有关，一个任务访问一个资源，一直持有资源到用完即会归还，如果多个任务来访问，则按顺序执行，且必须等前一个任务用完归还后，才能执行
• 并发：至少两个任务访问同一个资源，与顺序无关，进行资源抢夺，而抢到资源的任务并非一直持有到用完，而是听从cpu的时间调度，随时在释放（此时，资源可能被另外一个线程所持有），持有中执行完任务
• 并行：多个CPU真正意义上的同时执行不同的任务，进程和进程之间互不关联

3. 并发编程核心

Java里synchronized、wait()/notify()相关的知识很琐碎，看懂难，会用更难。但实际上synchronized、wait()、notify()不过是操作系统领域里管程模型的一种实现而已，Java SDK并发包里的条件变量Condition也是管程里的概念

Java经过这些年的发展，Java SDK并发包提供了非常丰富的功能，对于初学者来说可谓是眼花缭乱，好多人觉得无从下手。但是，Java SDK并发包乃是并发大师Doug Lea出品，堪称经典，它内部一定是有章可循的。那它的章法在哪里呢？

其实并发编程可以总结为三个核心问题：分工、同步、互斥。Java SDK并发包很大部分内容都是按照这三个维度组织的，而且，这三个核心问题是跨语言的，其余的内容则是并发容器和原子类，属于辅助问题，如下：

• 分工：高效得拆解任务并分配给线程。例如：Fork/Join框架就是一种分工模式
• 同步：线程之间如何高效合作。例如：CountDownLatch就是一种典型的同步方式
• 互斥：保证同一时刻只允许一个线程访问共享资源。例如：可重入锁就是一种互斥手段

1.分工

合理并高效的拆分任务，并分配给线程。例如：在并发编程领域，你就是项目经理，线程就是项目组成员。任务分解和分工对于项目成败非常关键，不过在并发领域里，分工更重要，它直接决定了并发程序的性能。在现实世界里，分工是很复杂的，著名数学家华罗庚曾用“烧水泡茶”的例子通俗地讲解了统筹方法（一种安排工作进程的数学方法），“烧水泡茶”这么简单的事情都这么多说道，更何况是并发编程里的工程问题呢。

既然分工很重要又很复杂，那一定有前辈努力尝试解决过，并且也一定有成果。的确，在并发编程领域这方面的成果还是很丰硕的。Java SDK并发包里的Executor、Fork/Join、Future本质上都是一种分工方法。除此之外，并发编程领域还总结了一些设计模式，基本上都是和分工方法相关的，例如生产者-消费者、Thread-Per-Message、Worker Thread模式等都是用来指导你如何分工的。

学习这部分内容，最佳的方式就是和现实世界做对比。例如生产者-消费者模式，可以类比一下餐馆里的大厨和服务员，大厨就是生产者，负责做菜，做完放到出菜口，而服务员就是消费者，把做好的菜给你端过来。不过，我们经常会发现，出菜口有时候一下子出了好几个菜，服务员是可以把这一批菜同时端给你的。其实这就是生产者-消费者模式的一个优点，生产者一个一个地生产数据，而消费者可以批处理，这样就提高了性能。

2.同步

分好工之后，就是具体执行了。在项目执行过程中，任务之间是有依赖的，一个任务结束后，依赖它的后续任务就可以开工了，后续工作怎么知道可以开工了呢？这个就是靠沟通协作了，这是一项很重要的工作。

在并发编程领域里的同步，主要指的就是线程间的协作，本质上和现实生活中的协作没区别，不过是一个线程执行完了一个任务，如何通知执行后续任务的线程开工而已。

协作一般是和分工相关的。Java SDK并发包里的Executor、Fork/Join、Future本质上都是分工方法，但同时也能解决线程协作的问题。例如，用Future可以发起一个异步调用，当主线程通过get()方法取结果时，主线程就会等待，当异步执行的结果返回时，get()方法就自动返回了。主线程和异步线程之间的协作，Future工具类已经帮我们解决了。除此之外，Java SDK里提供的CountDownLatch、CyclicBarrier、Phaser、Exchanger也都是用来解决线程协作问题的。

不过还有很多场景，是需要你自己来处理线程之间的协作的。

工作中遇到的线程协作问题，基本上都可以描述为这样的一个问题：当某个条件不满足时，线程需要等待，当某个条件满足时，线程需要被唤醒执行。例如，在生产者-消费者模型里，也有类似的描述，“当队列满时，生产者线程等待，当队列不满时，生产者线程需要被唤醒执行；当队列空时，消费者线程等待，当队列不空时，消费者线程需要被唤醒执行。”

在Java并发编程领域，解决协作问题的核心技术是管程，上面提到的所有线程协作技术底层都是利用管程解决的。管程是一种解决并发问题的通用模型，除了能解决线程协作问题，还能解决下面我们将要介绍的互斥问题。可以这么说，管程是解决并发问题的万能钥匙。

所以说，这部分内容的学习，关键是理解管程模型，学好它就可以解决所有问题。其次是了解Java SDK并发包提供的几个线程协作的工具类的应用场景，用好它们可以妥妥地提高你的工作效率。

3.互斥

分工、同步主要强调的是性能，但并发程序里还有一部分是关于正确性的，用专业术语叫“线程安全”。并发程序里，当多个线程同时访问同一个共享变量的时候，结果是不确定的。不确定，则意味着可能正确，也可能错误，事先是不知道的。而导致不确定的主要源头是可见性问题、有序性问题和原子性问题，为了解决这三个问题，Java语言引入了内存模型，内存模型提供了一系列的规则，利用这些规则，我们可以避免可见性问题、有序性问题，但是还不足以完全解决线程安全问题。解决线程安全问题的核心方案还是互斥。

所谓互斥，指的是同一时刻，只允许一个线程访问共享变量。

实现互斥的核心技术就是锁，Java语言里synchronized、SDK里的各种Lock都能解决互斥问题。虽说锁解决了安全性问题，但同时也带来了性能问题，那如何保证安全性的同时又尽量提高性能呢？可以分场景优化，Java SDK里提供的ReadWriteLock、StampedLock就可以优化读多写少场景下锁的性能。还可以使用无锁的数据结构，例如Java SDK里提供的原子类都是基于无锁技术实现的。

除此之外，还有一些其他的方案，原理是不共享变量或者变量只允许读。这方面，Java提供了Thread Local和final关键字，还有一种Copy-on-write的模式。

使用锁除了要注意性能问题外，还需要注意死锁问题。

这部分内容比较复杂，往往还是跨领域的，例如要理解可见性，就需要了解一些CPU和缓存的知识；要理解原子性，就需要理解一些操作系统的知识；很多无锁算法的实现往往也需要理解CPU缓存。这部分内容的学习，需要博览群书，在大脑里建立起CPU、内存、I/O执行的模拟器。这样遇到问题就能得心应手了。

FAQ

1. 什么是管程模型？

管程作为一种解决并发问题(同步,互斥)的模型，是继信号量模型之后的一项重大创新，它与信号量在逻辑上是等价的（可以用管程实现信号量，也可以用信号量实现管程），但是相比之下管程更易用。而且，很多编程语言都支持管程程，搞懂管程，对学习其他很多语言的并发编程有很大帮助。下一章，我们详聊管程和信号量！

2. 什么是信号量？

总结

理论知识的学习不仅仅只是概念学习，肤浅了不是，要去看知识背后的本质，万物所有知识的出现都是有原因的，所以出现是必然的，而这个因便是我们要找的本质问题，知其然又知其所以然，才算是真正的学明白了