并发编程专栏收束——从 JMM 到队列与线程池
性能扩展 · 第 2/2 篇
本系列完结。建议按侧栏顺序回顾：并发基础 → 异步编程 → 锁与同步 → 并发容器 → 线程池
开头：把碎片拼成一张地图
24 篇文章走下来，并发编程不是「会开线程」就够——要从 硬件缓存 理解可见性，从 JMM 三特性 理解 bug 根源，再选 锁 / CAS / 容器 / 队列 / 线程池 解决问题。本篇不重复每节课细节，只串主线、指回原文。
一、硬件层 → JMM
多核各自缓存，读主存慢 → 局部性原理。缓存一致性靠 MESI 等协议；CAS 走缓存锁定。伪共享：不同变量挤在同一 Cache Line，一线程写导致他核缓存失效——对策是缓存行填充、@Contended、ThreadLocal。
并发 Bug 源头是 JMM 三大特性被打破：
| 特性 | 典型问题 | 手段 |
|---|---|---|
| 原子性 | i++ 丢更新 | synchronized、Lock、CAS |
| 可见性 | 一线程改 flag 另一线程看不见 | volatile、synchronized |
| 有序性 | 指令重排导致诡异结果 | volatile、happens-before |
二、线程协作与异步
- 为何学并发：线程、等待/通知
- wait/notify：管程、虚假唤醒
- 设计模式：两阶段终止、保护性暂停
- Future / Callable：异步结果
- CompletableFuture：编排多路异步
- ThreadLocal：线程内隔离，注意内存泄漏
这些是理解 BlockingQueue 的 Condition、线程池 worker 阻塞的前置知识。
三、锁与同步体系
| 层次 | 文章 | 要点 |
|---|---|---|
| 无锁 | CAS、Atomic | ABA、自旋开销 |
| 内置锁 | synchronized | 偏向/轻量/重量、锁升级 |
| 显式锁 | JUC 锁实战 | ReentrantLock、读写锁 |
| 框架 | AQS | 模板方法、CLH 队列 |
| 工具 | Semaphore、CDL/Barrier | 限流、栅栏 |
选型：竞争低、短临界区 → CAS/Atomic；需条件队列 → Lock；资源计数 → Semaphore；等多方完成 → CountDownLatch / CyclicBarrier。
四、并发容器与阻塞队列
- 并发容器：
ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList - BlockingQueue 体系：
ArrayBlockingQueue、LinkedBlockingQueue、SynchronousQueue - 队列选型：
PriorityBlockingQueue、DelayQueue、五维选型
容器解决 共享数据结构；队列解决 生产消费解耦——线程池的 workQueue 就是后者。
五、线程池
- 参数与流程：core/max/queue、execute 四步、ctl 状态
- 拒绝与故障：四种策略、shutdown、线上 Case
- 动态参数：setter、Nacos、DynamicTp
- ForkJoinPool：分治、工作窃取
口诀：显式 ThreadPoolExecutor + 有界队列 + 监控拒绝；IO 用普通池，CPU 分治用 ForkJoin。
六、性能扩展：Disruptor
当 BlockingQueue 的锁与伪共享成为瓶颈，考虑 Disruptor：环形数组 + 序号 + CAS + 等待策略，Log4j2 全异步日志已验证其吞吐优势。
七、心智模型总览
硬件缓存/MESI → JMM(原子/可见/有序)
↓
线程 + wait/notify + 设计模式
↓
锁层次: CAS → synchronized → AQS → 工具类
↓
数据结构: 并发容器 + BlockingQueue
↓
调度: ThreadPoolExecutor / ForkJoinPool
↓
极致性能: 伪共享优化 / Disruptor结语
写业务时先在 JMM 层判断要不要 volatile 或锁；共享 Map 用 ConcurrentHashMap；任务调度用线程池并配好有界队列；延迟敏感队列考虑 Disruptor。按侧栏 24 篇顺序查漏补缺，结合自己项目里的线程池配置、共享变量和队列选型做一轮体检，比死记 API 更有价值。
感谢阅读本专栏。