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本系列专栏 Java并发编程专栏 - 元浩875的专栏 - 掘金 (juejin.cn)

前言

首先什么是并发编程，类比于我们现实世界，假如一个任务特别复杂，我们需要多个人相互合作来完成。而到了编程世界，这时也有一个任务非常复杂，我们就可以使用多线程来完成，这就是并发编程。

而并发编程不是一门相对独立的学科，而是一门综合学科，里面涉及的知识点很多，比如你需要了解CPU的缓存、操作系统线程的知识等。虽然在不同的编程语言都有各自的并发编程方式，但是他们的核心和本质都是不变的，本篇文章就来先说一下这个核心和本质。

正文

不论学习什么知识点，最忌讳的就是"盲人摸象"，这里有个非常好的学习方法叫做"跳出来，看全景"和"钻进去，看本质"，并发编程虽然知识很多，但是都可以抽象为3个核心问题：分工、同步和互斥。

分工

所谓分工，类似于现实中你是一个项目经理，你需要组织完成一个项目，需要把这些任务拆分，安排合适的人员去做；在并发编程中，员工就相当于是线程，你需要合理分配任务给到线程，因为这会直接决定了并发程序的性能。

Java中有很多分工的SDK，比如Executor、Fork/Join本质都是一个分工方法，还包括生产者-消费者设计模式，这些思想都是如何把一个任务给合理的分配出去。

同步

分好工之后就是执行了，在项目执行中，任务之间是有依赖性的，比如需求评审完之后要让开发人员开始编码，那怎么通知这个后续任务去开始呢 在现实生活中就是靠沟通协作，这是一项非常重要的事。

在并发编程中，主要就是指的是线程之间的协作，和现实生活中没有区别，就是一个线程执行完了一个任务，如何通知后续任务的线程开工。

协作一般和分工是相关的，比如Future可以发起一个异步调用，当主线程通过get()方法获取结果时，主线程就会等待，当异步执行结果返回时，get()方法就自动返回了，这个主线程和异步线程之间的协作，Future工具类帮我做好了。

在工作中线程协作问题，一般可以归纳为：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。比如在生产者-消费者模型中，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；当队列为空时，消费者线程等待，当队列不为空时，消费者线程需要被唤醒执行。

互斥

分工、同步主要是强调性能，但在并发程序中还有一部分是关于正确性的，专业术语叫做"线程安全"。

在并发程序中，当多个线程同时访问一个共享变量时，结果是不确定的，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3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，可以避免可见性、有序性问题，但是还不足以解决线程安全问题，解决线程安全的核心方案还是互斥。

互斥就是在同一时刻，只允许一个线程访问共享变量。

而实现互斥的核心技术就是锁，Java中的synchronized、SDK中的各种Lock都可以解决互斥问题，但是同时也带来性能问题，这就要分情况、分场景进行优化，比如ReadWriteLock、StampedLock可以优化读多写少的场景，还可以使用原子类这种无锁的数据结构。

总结

本篇文章作为并发编程专栏的开篇，意义还是非常重要的，因为想讲好一个涉及知识点很多的知识是非常不容易的，而如果可以看其本质，后面的学习就是不断印证和修改这些理论，这种学习就会容易很多。

下面还是做个总结，所有语言的并发编程都可以总结为3个核心和本质：

• 分工：把一个任务合理地分配给多个线程，而分工的好不好，直接会影响任务的执行效率。
• 同步：即一个线程完成它的任务时，需要通知后续的线程开始后续的任务。
• 互斥：要保证共享变量在同一时刻，只有一个线程访问，这样才能保证这个变量是线程安全的。(这里就涉及到了线程安全问题，下篇文章我们就来说明。)