Java 并发知识体系总览

一、知识体系总览

1.1 学习路径

第1阶段 线程基础       → 线程创建、状态转换、生命周期
第2阶段 同步机制       → synchronized、volatile、锁机制
第3阶段 并发工具       → CountDownLatch、CyclicBarrier、Semaphore
第4阶段 并发容器       → ConcurrentHashMap、BlockingQueue
第5阶段 线程池        → ThreadPoolExecutor、ForkJoinPool
第6阶段 内存模型       → JMM、happens-before、指令重排

1.2 核心知识点思维导图

                      Java 并发编程
                            │
    ┌───────────┬───────────┼───────────┬───────────┐
    ▼           ▼           ▼           ▼           ▼
 线程基础     同步机制     并发工具     并发容器     线程池
    │           │           │           │           │
• Thread    • synchronized • CountDownLatc • ConcurrentHashMap • ThreadPoolExecutor
• 状态机    • volatile    • CyclicBarrier • BlockingQueue • ForkJoinPool
• 中断      • ReentrantLock • Semaphore • Atomic • 任务调度
• 虚拟线程   • AQS         • CompletableFuture • CopyOnWrite • 拒绝策略

1.3 面试重点总结

专题	考察频率	难度	核心能力
synchronized 原理	★★★★★	高	锁升级机制
AQS 队列	★★★★★	高	队列管理
线程池参数	★★★★★	中	参数调优
ConcurrentHashMap	★★★★★	高	并发安全
volatile & JMM	★★★★☆	高	内存语义
虚拟线程	★★★☆☆	中	新技术掌握

二、面试考察全景

🧵 线程模型与生命周期

Java 线程与 OS 线程的映射；线程状态机与转换条件；Thread vs Runnable vs Callable；虚拟线程（Project Loom）。

🔒 锁机制与 AQS

synchronized 的偏向锁/轻量级锁/重量级锁升级；ReentrantLock vs synchronized；AQS 同步队列原理；读写锁与 StampedLock。

🏊 线程池

ThreadPoolExecutor 七大参数；核心线程/最大线程/队列的协作机制；拒绝策略；ForkJoinPool 与工作窃取；线程池监控与调优。

📦 并发容器

ConcurrentHashMap 分段锁→CAS+synchronized 演进；CopyOnWriteArrayList 适用场景；BlockingQueue 家族；Atomic 原子类与 CAS 原理。

🧠 Java 内存模型（JMM）

主内存与工作内存；happens-before 规则；volatile 的内存语义；double-checked locking 的正确姿势；指令重排与内存屏障。

各方向面试频率

专题	初级	中级	高级	代表问题
线程模型	⭐⭐⭐⭐	⭐⭐⭐⭐	⭐⭐⭐⭐	线程有哪些状态？BLOCKED 和 WAITING 的区别？
锁机制/AQS	⭐⭐⭐⭐	⭐⭐⭐⭐⭐	⭐⭐⭐⭐⭐	synchronized 的锁升级过程？AQS 是如何实现公平锁的？
线程池	⭐⭐⭐⭐	⭐⭐⭐⭐⭐	⭐⭐⭐⭐⭐	核心线程数怎么设置？任务队列满了会发生什么？
并发容器	⭐⭐⭐⭐	⭐⭐⭐⭐⭐	⭐⭐⭐⭐⭐	ConcurrentHashMap 如何实现并发安全？JDK7 vs JDK8？
JMM	⭐⭐⭐	⭐⭐⭐⭐⭐	⭐⭐⭐⭐⭐	volatile 能保证原子性吗？happens-before 有哪些规则？

Java 并发体系架构

Java 并发编程体系
├── 线程基础
│   ├── Thread / Runnable / Callable / Future
│   ├── 线程状态：NEW → RUNNABLE → BLOCKED/WAITING/TIMED_WAITING → TERMINATED
│   └── 线程中断：interrupt() / isInterrupted() / interrupted()
│
├── 同步机制
│   ├── synchronized（内置锁，JVM 层面）
│   │   └── 锁升级：无锁 → 偏向锁 → 轻量级锁 → 重量级锁
│   ├── volatile（可见性 + 禁止重排）
│   └── java.util.concurrent.locks（JDK 层面）
│       ├── ReentrantLock（可重入、可中断、可超时、可公平）
│       ├── ReentrantReadWriteLock（读写分离）
│       ├── StampedLock（乐观读，Java 8+）
│       └── AQS（AbstractQueuedSynchronizer）—— 所有锁的基础框架
│
├── 并发工具
│   ├── CountDownLatch / CyclicBarrier / Semaphore / Phaser / Exchanger
│   └── CompletableFuture（异步编排，Java 8+）
│
├── 并发容器
│   ├── ConcurrentHashMap / ConcurrentSkipListMap
│   ├── CopyOnWriteArrayList / CopyOnWriteArraySet
│   ├── BlockingQueue：ArrayBQ / LinkedBQ / PriorityBQ / DelayQueue / SynchronousQueue
│   └── Atomic 原子类：AtomicInteger / AtomicReference / LongAdder
│
└── 线程池
    ├── ThreadPoolExecutor（核心实现）
    ├── ScheduledThreadPoolExecutor（定时任务）
    ├── ForkJoinPool（分治 + 工作窃取）
    └── Executors 工厂方法（慎用！可能隐藏参数风险）

并发 Bug 三要素

理解并发问题必须先搞清楚三个根本原因：

可见性问题
  原因：CPU 缓存导致各线程看到的内存值不一致
  解决：volatile、synchronized、final

原子性问题
  原因：多步操作在执行中途被其他线程打断
  解决：synchronized、ReentrantLock、CAS/Atomic 类

有序性问题
  原因：编译器/CPU 指令重排，改变了代码执行顺序
  解决：volatile（内存屏障）、happens-before 规则

主流版本的并发演进

版本	重要新增
Java 5	java.util.concurrent 包（J.U.C）正式引入；Atomic 类；线程池框架
Java 6	synchronized 锁优化（偏向锁、轻量级锁、锁消除、锁粗化）
Java 7	ForkJoinPool 引入；TransferQueue
Java 8	StampedLock；LongAdder；CompletableFuture；并行流
Java 9	VarHandle（替代部分 Unsafe 操作）
Java 21	虚拟线程（Virtual Threads）正式 GA，每百万虚拟线程只占少量 OS 线程

备战建议

第1天  线程模型与生命周期   → 基础扎实，状态转换图要能手画
第2天  synchronized 原理   → 锁升级是中高级必问，理解 Mark Word
第3天  AQS 与 ReentrantLock → 理解 CLH 队列和 state 变量语义
第4天  线程池原理与调优     → 参数含义和任务处理流程必须脱口而出
第5天  JMM 与 volatile     → happens-before 要能举例，DCL 写法要正确