當單核性能的狂飆突進時代緩緩落幕，多核架構已成為算力增長的主旋律。然而，更多的核心並不天然等同於更強的性能。這就像將一條單行道拓寬為多車道高速公路，如果缺乏高效的交通調度系統，車輛（線程）間的搶道與擁堵（鎖競爭）反而會造成更嚴重的癱瘓。
Java，作為企業級應用的中流砥柱，其併發設計的智慧恰在於此：它提供的不僅是一系列工具，更是一種從“暴力爭搶”到“精巧協同”的思維躍遷。
本文將穿越這場併發設計的演進之旅，從Disruptor的無鎖隊列，到Fork/Join的分治思想，再到LongAdder的分散競爭與CompletableFuture的異步編排。這些卓越的實踐背後，都貫穿着一個共同的哲學：真正的性能巔峯，並非源於無休止的並行，而是源於對硬件資源的深刻洞察與極致調度，是將有限的計算潛力壓榨到極致。

併發編程三大概念：同步、互斥與分工
計算機的資源，包括處理器、內存和 I/O 設備，在物理和性能上始終存在限制。併發編程的目標，是在資源競爭與利用之間找到最佳平衡點，最大化系統的吞吐量、響應速度和資源利用率，確保程序在高負載場景下仍能高效運行。這一過程就像一場精心編排的舞蹈，需要多個線程或進程在有限的舞台上協調動作，共同完成任務。
為實現這一目標，開發者需要深入理解併發編程的三大核心概念：同步（Synchronization）、互斥（Mutual Exclusion）、分工（Division of Labor）。
1） 同步：同步是多個線程間協調工作的關鍵。它確保線程按特定順序執行，以完成需要多個線程共同參與的任務。例如，一個線程可能需要等待另一個線程完成某個任務後，才能繼續執行。這種機制就像交通信號燈，指揮車輛按順序通行，避免混亂。

volatile boolean flag;

lock();
  while (flag) {
cond.wait();
  }
  // ...
unlock();
 
lock();
flag = true;
cond.signalAll();
unlock();

2）互斥：互斥用於防止多個線程或進程同時訪問某些共享資源，如共享內存，從而避免競態條件。它為共享資源加上一把鎖，確保每次只有一個線程能進入關鍵區域。這就像銀行的保險庫，同一時間只允許一個人進入。

lock();
execute();
unlock();

3）分工：分工是將任務分解為多個子任務，並將它們分配給不同的線程或進程來並行執行。通過分工，可以充分利用計算資源，提高程序的性能和效率。這就像流水線生產，每個工人負責一道工序，整個生產過程高效而有序。

// 大任務被分解為n個小任務
tasks = [task1, task2, ..., taskN]
 
// 線程池中有m個線程
threadPool = new ThreadPool(m)
 
// 對於每個任務，分配一個線程去執行
threadPool.execute(tasks)
 
// 等待所有任務完成
threadPool.awaitTermination()

同步、互斥與分工，這三大併發編程的抽象概念，就像是併發世界的三大法寶，而併發工具則是這些法寶的具體實現。許多常用的併發工具，在多種編程語言中都有着各自的身影。然而，儘管這些併發工具能夠應對大部分常見的併發場景，但對於那些追求極致高性能的併發場景來説，仍然需要開發者進行更深入的技術雕琢與優化。
這些技術優化包括但不限於：使用無鎖數據結構來減少鎖競爭、採用更高級的併發原語來提升併發度、優化任務調度算法以降低線程間的同步開銷、以及運用異步編程模型來進一步提升系統的響應速度。通過這些優化手段，可以讓併發程序在性能上更上一層樓，實現更高效、更穩健的併發編程。

未完待續

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