共计 5084 个字符，预计需要花费 13 分钟才能阅读完成。
我曾经对自己的小弟说，如果你实在搞不清楚什么时候用 HashMap，什么时候用 ConcurrentHashMap，那么就用后者，你的代码 bug 会很少。
他问我：ConcurrentHashMap 是什么？-.-
编程不是炫技。大多数情况下，怎么把代码写简单，才是能力。
多线程生来就是复杂的，也是容易出错的。一些难以理解的概念，要规避。本文不讲基础知识，因为你手里就有 jdk 的源码。
线程
Thread
第一类就是 Thread 类。大家都知道有两种实现方式。第一可以继承 Thread 覆盖它的 run 方法；第二种是实现 Runnable 接口，实现它的 run 方法；而第三种创建线程的方法，就是通过线程池。
我们的具体代码实现，就放在 run 方法中。
我们关注两种情况。一个是线程退出条件，一个是异常处理情况。
线程退出
有的 run 方法执行完成后，线程就会退出。但有的 run 方法是永远不会结束的。结束一个线程肯定不是通过 Thread.stop()方法，这个方法已经在 java1.2 版本就废弃了。所以我们大体有两种方式控制线程。
定义退出标志放在 while 中
代码一般长这样。
private volatile boolean flag= true;
public void run() {
while (flag) {
}
}
标志一般使用 volatile 进行修饰，使其读可见，然后通过设置这个值来控制线程的运行，这已经成了约定俗成的套路。
使用 interrupt 方法终止线程
类似这种。
while（！isInterrupted（））{……}
对于 InterruptedException，比如 Thread.sleep 所抛出的，我们一般是补获它，然后静悄悄的忽略。中断允许一个可取消任务来清理正在进行的工作，然后通知其他任务它要被取消，最后才终止，在这种情况下，此类异常需要被仔细处理。
interrupt 方法不一定会真正”中断”线程，它只是一种协作机制。interrupt 方法通常不能中断一些处于阻塞状态的 I / O 操作。比如写文件，或者 socket 传输等。这种情况，需要同时调用正在阻塞操作的 close 方法，才能够正常退出。
interrupt 系列使用时候一定要注意，会引入 bug，甚至死锁。
异常处理
java 中会抛出两种异常。一种是必须要捕获的，比如 InterruptedException，否则无法通过编译；另外一种是可以处理也可以不处理的，比如 NullPointerException 等。
在我们的任务运行中，很有可能抛出这两种异常。对于第一种异常，是必须放在 try,catch 中的。但第二种异常如果不去处理的话，会影响任务的正常运行。
有很多同学在处理循环的任务时，没有捕获一些隐式的异常，造成任务在遇到异常的情况下，并不能继续执行下去。如果不能确定异常的种类，可以直接捕获 Exception 或者更通用的 Throwable。
while（！isInterrupted（））{
try{
……
}catch(Exception ex){
……
}
}
同步方式
java 中实现同步的方式有很多，大体分为以下几种。
synchronized 关键字
wait、notify 等
Concurrent 包中的 ReentrantLock
volatile 关键字
ThreadLocal 局部变量
生产者、消费者是 wait、notify 最典型的应用场景，这些函数的调用，是必须要放在 synchronized 代码块里才能够正常运行的。它们同信号量一样，大多数情况下属于炫技，对代码的可读性影响较大，不推荐。关于 ObjectMonitor 相关的几个函数，只要搞懂下面的图，就基本 ok 了。
使用 ReentrantLock 最容易发生错误的就是忘记在 finally 代码块里关闭锁。大多数同步场景下，使用 Lock 就足够了，而且它还有读写锁的概念进行粒度上的控制。我们一般都使用非公平锁，让任务自由竞争。非公平锁性能高于公平锁性能，非公平锁能更充分的利用 cpu 的时间片，尽量的减少 cpu 空闲的状态时间。非公平锁还会造成饿死现象：有些任务一直获取不到锁。
synchronized 通过锁升级机制，速度不见得就比 lock 慢。而且，通过 jstack，能够方便的看到其堆栈，使用还是比较广泛。
volatile 总是能保证变量的读可见，但它的目标是基本类型和它锁的基本对象。假如是它修饰的是集合类，比如 Map，那么它保证的读可见是 map 的引用，而不是 map 对象，这点一定要注意。
synchronized 和 volatile 都体现在字节码上（monitorenter、monitorexit），主要是加入了内存屏障。而 Lock，是纯粹的 java api。
ThreadLocal 很方便，每个线程一份数据，也很安全，但要注意内存泄露。假如线程存活时间长，我们要保证每次使用完 ThreadLocal，都调用它的 remove()方法（具体来说是 expungeStaleEntry），来清除数据。
关于 Concurrent 包
concurrent 包是在 AQS 的基础上搭建起来的，AQS 提供了一种实现阻塞锁和一系列依赖 FIFO 等待队列的同步器的框架。
线程池
最全的线程池大概有 7 个参数，想要合理使用线程池，肯定不会不会放过这些参数的优化。
线程池参数
concurrent 包最常用的就是线程池，平常工作建议直接使用线程池，Thread 类就可以降低优先级了。我们常用的主要有 newSingleThreadExecutor、newFixedThreadPool、newCachedThreadPool、调度等，使用 Executors 工厂类创建。
newSingleThreadExecutor 可以用于快速创建一个异步线程，非常方便。而 newCachedThreadPool 永远不要用在高并发的线上环境，它用的是无界队列对任务进行缓冲，可能会挤爆你的内存。
我习惯性自定义 ThreadPoolExecutor，也就是参数最全的那个。
public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,
int maximumPoolSize,
long keepAliveTime,
TimeUnit unit,
BlockingQueue<Runnable> workQueue,
ThreadFactory threadFactory,
RejectedExecutionHandler handler)
假如我的任务可以预估，corePoolSize，maximumPoolSize 一般都设成一样大的，然后存活时间设的特别的长。可以避免线程频繁创建、关闭的开销。I/ O 密集型和 CPU 密集型的应用线程开的大小是不一样的，一般 I / O 密集型的应用线程就可以开的多一些。
threadFactory 我一般也会定义一个，主要是给线程们起一个名字。这样，在使用 jstack 等一些工具的时候，能够直观的看到我所创建的线程。
监控
高并发下的线程池，最好能够监控起来。可以使用日志、存储等方式保存下来，对后续的问题排查帮助很大。
通常，可以通过继承 ThreadPoolExecutor，覆盖 beforeExecute、afterExecute、terminated 方法，达到对线程行为的控制和监控。
线程池饱和策略
最容易被遗忘的可能就是线程的饱和策略了。也就是线程和缓冲队列的空间全部用完了，新加入的任务将如何处置。jdk 默认实现了 4 种策略，默认实现的是 AbortPolicy，也就是直接抛出异常。下面介绍其他几种。
DiscardPolicy 比 abort 更加激进，直接丢掉任务，连异常信息都没有。
CallerRunsPolicy 由调用的线程来处理这个任务。比如一个 web 应用中，线程池资源占满后，新进的任务将会在 tomcat 线程中运行。这种方式能够延缓部分任务的执行压力，但在更多情况下，会直接阻塞主线程的运行。
DiscardOldestPolicy 丢弃队列最前面的任务，然后重新尝试执行任务（重复此过程）。
很多情况下，这些饱和策略可能并不能满足你的需求，你可以自定义自己的策略，比如将任务持久化到一些存储中。
阻塞队列
阻塞队列会对当前的线程进行阻塞。当队列中有元素后，被阻塞的线程会自动被唤醒，这极大的提高的编码的灵活性，非常方便。在并发编程中，一般推荐使用阻塞队列，这样实现可以尽量地避免程序出现意外的错误。阻塞队列使用最经典的场景就是 socket 数据的读取、解析，读数据的线程不断将数据放入队列，解析线程不断从队列取数据进行处理。
ArrayBlockingQueue 对访问者的调用默认是不公平的，我们可以通过设置构造方法参数将其改成公平阻塞队列。
LinkedBlockingQueue 队列的默认最大长度为 Integer.MAX_VALUE，这在用做线程池队列的时候，会比较危险。
SynchronousQueue 是一个不存储元素的阻塞队列。每一个 put 操作必须等待一个 take 操作，否则不能继续添加元素。队列本身不存储任何元素，吞吐量非常高。对于提交的任务，如果有空闲线程，则使用空闲线程来处理；否则新建一个线程来处理任务”。它更像是一个管道，在一些通讯框架中（比如 rpc），通常用来快速处理某个请求，应用较为广泛。
DelayQueue 是一个支持延时获取元素的无界阻塞队列。放入 DelayQueue 的对象需要实现 Delayed 接口，主要是提供一个延迟的时间，以及用于延迟队列内部比较排序。这种方式通常能够比大多数非阻塞的 while 循环更加节省 cpu 资源。
另外还有 PriorityBlockingQueue 和 LinkedTransferQueue 等，根据字面意思就能猜测它的用途。在线程池的构造参数中，我们使用的队列，一定要注意其特性和边界。比如，即使是最简单的 newFixedThreadPool，在某些场景下，也是不安全的，因为它使用了无界队列。
CountDownLatch
假如有一堆接口 A -Y，每个接口的耗时最大是 200ms，最小是 100ms。
我的一个服务，需要提供一个接口 Z，调用 A - Y 接口对结果进行聚合。接口的调用没有顺序需求，接口 Z 如何在 300ms 内返回这些数据？
此类问题典型的还有赛马问题，只有通过并行计算才能完成问题。归结起来可以分为两类：
实现任务的并行性
开始执行前等待 n 个线程完成任务
在 concurrent 包出现之前，需要手工的编写这些同步过程，非常复杂。现在就可以使用 CountDownLatch 和 CyclicBarrier 进行便捷的编码。
CountDownLatch 是通过一个计数器来实现的，计数器的初始值为线程的数量。每当一个线程完成了自己的任务后，计数器的值就会减 1。当计数器值到达 0 时，它表示所有的线程已经完成了任务，然后在闭锁上等待的线程就可以恢复执行任务。CyclicBarrier 与其类似，可以实现同样的功能。不过在日常的工作中，使用 CountDownLatch 会更频繁一些。
信号量
Semaphore 虽然有一些应用场景，但大部分属于炫技，在编码中应该尽量少用。
信号量可以实现限流的功能，但它只是常用限流方式的一种。其他两种是漏桶算法、令牌桶算法。
hystrix 的熔断功能，也有使用信号量进行资源的控制。
Lock && Condition
在 Java 中，对于 Lock 和 Condition 可以理解为对传统的 synchronized 和 wait/notify 机制的替代。concurrent 包中的许多阻塞队列，就是使用 Condition 实现的。
但这些类和函数对于初中级码农来说，难以理解，容易产生 bug，应该在业务代码中严格禁止。但在网络编程、或者一些框架类工程中，这些功能是必须的，万不可将这部分的工作随便分配给某个小弟。
End
不管是 wait、notify，还是同步关键字或者锁，能不用就不用，因为它们会引发程序的复杂性。最好的方式，是直接使用 concurrent 包所提供的机制，来规避一些编码方面的问题。
concurrent 包中的 CAS 概念，在一定程度上算是无锁的一种实现。更专业的有类似 disruptor 的无锁队列框架，但它依然是建立在 CAS 的编程模型上的。近些年，类似 AKKA 这样的事件驱动模型正在走红，但编程模型简单，不代表实现简单，背后的工作依然需要多线程去协调。
golang 引入协程 (coroutine) 概念以后，对多线程加入了更加轻量级的补充。java 中可以通过 javaagent 技术加载 quasar 补充一些功能，但我觉得你不会为了这丁点效率去牺牲编码的可读性。
