写在前面

说到Java并发编程，相信大家都不会陌生。并发编程是Java程序员重要的技能之一，也是难掌握的一种技能。它要求编程者对计算机底层的运作原理有深刻的理解，同时要求编程者逻辑清晰、思维缜密，这样才能写出高效、安全、可靠的多线程并发程序
在面试和实际工作中并发编程更是和我们息息相关，今天为大家带来一份华为工程师撰写的Java面试实战手稿，你花点耐心看完会让你对并发编程有不一样的认知。

关于并发编程实战

我准备从以下几个点逐一带大家了解→认知→战并发编程

• 并发编程的原理
• Java并发机制的底层实现原理
• Java内存模型
• Java并发编程基础
• Java中的锁
• Java并发容器和框架
• Java中的13个原子操作类
• Java中的并发工具类
• Java中的线程池
• Executor框架
• Java并发编程实践

完整版的Java并发编程实战文档我已经帮大家整理好了。需要的同学直接看文末卡片即可！！！

并发编程的原理

并发编程的目的是为了让程序运行得更快，但是，并不是启动更多的线程就能让程序最快 大限度地并发执行。在进行并发编程时，如果希望通过多线程执行任务让程序运行得更快，会 面临非常多的挑战，比如上下文切换的问题、死锁的问题，以及受限于硬件和软件的资源限制 问题

即使是单核处理器也支持多线程执行代码，CPU通过给每个线程分配CPU时间片来实现 这个机制。时间片是CPU分配给各个线程的时间，因为时间片非常短，所以CPU通过不停地切 换线程执行，让我们感觉多个线程是同时执行的，时间片一般是几十毫秒（ms）。

CPU通过时间片分配算法来循环执行任务，当前任务执行一个时间片后会切换到下一个 任务。但是，在切换前会保存上一个任务的状态，以便下次切换回这个任务时，可以再加载这 个任务的状态。所以任务从保存到再加载的过程就是一次上下文切换。

Java并发机制的底层实现原理

Java代码在编译后会变成Java字节码，字节码被类加载器加载到JVM里，JVM执行字节 码，最终需要转化为汇编指令在CPU上执行，Java中所使用的并发机制依赖于JVM的实现和 CPU的指令。本章我们将深入底层一起探索下Java并发机制的底层实现原理。

volatile的应用

在多线程并发编程中synchronized和volatile都扮演着重要的角色，volatile是轻量级的 synchronized，它在多处理器开发中保证了共享变量的“可见性”。可见性的意思是当一个线程 修改一个共享变量时，另外一个线程能读到这个修改的值。如果volatile变量修饰符使用恰当 的话，它比synchronized的使用和执行成本更低，因为它不会引起线程上下文的切换和调度。本 文将深入分析在硬件层面上Intel处理器是如何实现volatile的，通过深入分析帮助我们正确地 使用volatile变量。

关于Java内存模型

Java线程之间的通信对程序员完全透明，内存可见性问题很容易困扰Java程序员，本章将 揭开Java内存模型神秘的面纱。本章大致分4部分：Java内存模型的基础，主要介绍内存模型相 关的基本概念；Java内存模型中的顺序一致性，主要介绍重排序与顺序一致性内存模型；同步 原语，主要介绍3个同步原语（synchronized、volatile和final）的内存语义及重排序规则在处理器 中的实现；Java内存模型的设计，主要介绍Java内存模型的设计原理，及其与处理器内存模型 和顺序一致性内存模型的关系。

并发编程模型的两个关键问题

在并发编程中，需要处理两个关键问题：线程之间如何通信及线程之间如何同步（这里的 线程是指并发执行的活动实体）。通信是指线程之间以何种机制来交换信息。在命令式编程 中，线程之间的通信机制有两种：共享内存和消息传递。

在共享内存的并发模型里，线程之间共享程序的公共状态，通过写-读内存中的公共状态 进行隐式通信。在消息传递的并发模型里，线程之间没有公共状态，线程之间必须通过发送消息 息来显式进行通信。
同步是指程序中用于控制不同线程间操作发生相对顺序的机制。共享内存并发模型 里，同步是显式进行的。程序员必须显式指定某个方法或某段代码需要在线程之间互斥执行。 在消息传递的并发模型里，由于消息的发送必须在消息的接收之前，因此同步是隐式进行的。

Java的并发采用的是共享内存模型，Java线程之间的通信总是隐式进行，整个通信过程对 程序员完全透明。如果编写多线程程序的Java程序员不理解隐式进行的线程之间通信的工作 机制，很可能会遇到各种奇怪的内存可见性问题。

Java中的锁

锁是用来控制多个线程访问共享资源的方式，一般来说，一个锁能够防止多个线程同时攻击 访问共享资源（但是有些锁可以允许多个线程并发的访问共享资源，比如读写锁）。在Lock接 口出现之前，Java程序是靠synchronized关键字实现锁功能的，而Java SE 5分钟之后，并发包中新增 了Lock接口（以及相关实现类）用来实现锁功能，它提供了与synchronized关键字类似的同步功 能，只是在使用时需要显式地获取和释放锁。虽然它缺少了（通过synchronized块或者方法所提 供的）隐式获取释放锁的便捷性，但是却拥有了锁获取与释放的可操作性、可中断地获取锁以及 及超时获取锁等多种synchronized关键字所不具备的同步特性。

使用synchronized关键字将会隐式地获取锁，但是它将锁的获取和释放固化了，也就是先 获取再释放。当然，这种方式简化了同步的管理，可是扩展性没有显示的所获取和释放来的 好。例如，针对一个场景，手把手进行锁获取和释放，先获得锁A，然后再获取锁B，当锁B获得 后，释放锁A同时获取锁C，当锁C获得后，再释放B同时获取锁D，以此类推。这种场景下， synchronized关键字就不那么容易实现了，而使用Lock却容易许多。

Java中的线程池

Java中的线程池是运用场景最多的并发框架，几乎所有需要异步或并发执行任务的程序 都可以使用线程池。在开发过程中，合理地使用线程池能够带来3个好处。

第一：降低资源消耗。通过重复利用已创建的线程降低线程创建和销毁造成的消耗。
第二：提高响应速度。当任务到达时，任务可以不需要等到线程创建就能立即执行。
第三：提高线程的可管理性。线程是稀缺资源，如果无限制地创建，不仅会消耗系统资源， 还会降低系统的稳定性，使用线程池可以进行统一分配、调优和监控。但是，要做到合理利用 线程池，必须对其实现原理了如指掌。

线程池的实现原理

1）线程池判断核心线程池里的线程是否都在执行任务。如果不是，则创建一个新的工作 线程来执行任务。如果核心线程池里的线程都在执行任务，则进入下个流程。
2）线程池判断工作队列是否已经满。如果工作队列没有满，则将新提交的任务存储在这 个工作队列里。如果工作队列满了，则进入下个流程。
3）线程池判断线程池的线程是否都处于工作状态。如果没有，则创建一个新的工作线程 来执行任务。如果已经满了，则交给饱和策略来处理这个任务。

内容截图：

最后

关于并发编程，我们需要了解和掌握的远远不止以上这些皮毛（由于工作时间原因，小编只有空写这么多了） ，完整的Java并发编程手稿和笔记我已经帮大家整理好了，需要的同学点击文末卡片即可到手资料！！！