Javaの並行性プログラミング[Reactive Programming Part.1]

最近コンピューティング環境で必須
並行性プログラミング！

マルチコアプロセッサの普遍化と分散コンピューティング環境の進歩により、並行性プログラミングの重要性はこれまで以上に高まっています。 Javaはこれらの変化に合わせて強力な並行性プログラミング機能を提供します。
このコースでは、現代のコンピューティング環境で不可欠な並行性プログラミングをJava言語で深く学ぶことができます。

さまざまな機能とパターン実習で学ぶ
Java同時実行プログラミング

Javaメモリモデルの理解から始めて、スレッド（Thread）の管理、同期（Synchronization）技術、デッドロック（Deadlock）解決戦略、パラレルストリーム（Parallel Streams）、非同期プログラミング機能であるCompletableFutureなど、高度な並行性機能に至るまで、深い知識を得ることができます。

また、理論的な知識伝達だけでなく、実際のコーディングの例といくつかの事例を通じて理論を実際のトラブルシューティングに適用する方法を教えており、volatileキーワード、synchronizedブロック、ReentrantLocks、Conditionオブジェクトなど、Javaの同期メカニズムを直接経験することになります。

さらに、Atomic変数、CountDownLatch、CyclicBarrier、SemaphoreなどのJavaの同時実行ユーティリティを使用する方法を学びます。さらに、並列処理とパフォーマンス最適化戦略も重要な学習トピックです。

さらに、リアクティブプログラミングの基礎と基礎知識を築くための基礎としての役割を果たし、Javaの次世代スレッドモデルであるVirtual Threadを準備する重要な基礎になると確信しています。

入門者、中・高級者全員のための講義

本講座はJava同時性に初めて接する入門者から基礎的な知識や使用経験はありますが、より深い知識の習得とJava同時性の核心原理、内部構造、動作方式などを深く理解し、これを応用したい中・上級者のために製作しました。

主な学習内容💡

このレッスンは、並行性プログラミングのための重要なテーマであり、Javaスレッドとの同期、並行性プログラミング、および非同期プログラミングの3つの軸を中心にレッスンを行います。

講義の構成と詳細なカリキュラム🏃

セクション 1. オペレーティングシステムの基本

• オペレーティングシステムの基本原理とマルチタスク、プロセスとスレッドの違いを学びます。

• Parallel & Concurrent、Context Switch、CPU Bound & I/O Bound、ユーザーモード & カーネルモードなど、コアなオペレーティングシステムの概念を通じて同時実行プログラミングの基礎を理解し、スケジューリングの基本原則を学びます

セクション2. Java Thread Fundamentals - スレッドの作成と実行構造

• Javaでスレッドを作成、実行、終了する方法を詳しく学びます。

• スレッドのライフサイクルを各状態ごとにシミュレートしながら、各状態ごとにどのような特徴と実行フローで持っているかを段階的に学習します。

セクション3. Java Thread Fundamentals - スレッド基本API

• Javaのスレッド関連APIの詳細な概念と構造について説明します。

• sleep、join、interrupt、priority などマルチスレッド実装において必ず知るべき概念とネイティブメソッド実行による JVM と OS 間の接続構造やフローについて深く学習します。

セクション4. Java Thread Fundamentals - スレッドの活用

• 実際のプロジェクトでスレッドを効果的に使用する方法を学びます。

• ハングやリカバリなどのトピックを扱い、スレッドグループとスレッドローカル、スレッド例外処理などについて学習します。

セクション 5. Synchronization Fundamentals - 同期の概念

• 同期の基本概念とマルチスレッド環境での重要性を深く学びます。

• 同期とCPUとの関係、Critical Seciton、安全なスレッド構成など、同期技術を理解するための基本的な概念を深く学習します。

セクション 6. Synchronization Fundamentals - 同期技術

• 同期のさまざまな手法とその適用方法を詳しく説明します。

• 同期技術であるミューテックス、セマフォ、モニター、Spin Lockなど、ロックの概念と同期を使用したデータ保護と一貫性の維持戦略を学びます。

セクション7. Java Synchronization

• Javaが提供する同期メカニズムを詳細に学習します。

• Synchronizedの概念、条件変数、volatile、デッドロックなどを含むJavaが提供するさまざまな同期メカニズムをカバーします。

セクション8. Java Locks

• Javaのロックインタフェースとさまざまな種類のクラスを学び、Lockの使い方とLockによる同期の問題を解決する方法を学びます。

• 特に、書き込みロックと読み取りロックの特徴と長所と短所などを調べて、ロックの条件変数活用法と実務例を通じた正確な使用方法を習得できるようにします。

セクション9. Java同期ツール

• Javaが提供するさまざまな同期ツールを学びます。

• Atomic Variables（シングルオペレーション変数）、Atomic * FieldUpdater（シングルオペレーションフィールドアップデート）、カウントダウンラッチ、サイクリックバリアなどのツールを使用した実際の適用方法を学習します。

。セクション10. Java同時実行フレームワーク

• Javaが提供するExecutor、ExecutorService、およびExecutorsクラスの概念と特徴を理解し、スレッドプールを使用してマルチスレッドアプリケーションを効率的に管理および最適化する方法を学びます。

• Futureインターフェースを介して非同期操作の結果をどのように処理し管理するかについての実践的な知識を提供します。

• これらの概念を実際の事例と実践を通して適用することで、複雑な並行性の問題を解決し、応答性とパフォーマンスに優れたJavaアプリケーションを開発することができます。

セクション 11. ThreadPoolExecutor

• ThreadPoolExecutorの原理と使い方を詳しく学びます。

• スレッドプールの作成、管理、最適化の方法を説明し、スレッドプールを使用した効率的なリソース管理、例外処理の管理方法などについて学び、アーキテクチャとフローチャート全体を見てください。

セクション 12: CompletableFuture

• Javaの非同期プログラミング機能であるCompletableFutureについて詳しく説明します。

• Java 8で導入されたこの強力なクラスにより、非同期プログラミングの基本概念から始めて、実際のワークフローを構成および管理する方法を学ぶことができます。

• 各セッションは、CompletableFutureのさまざまなメソッドとユースケースを詳細に説明し、例外処理、結果の組み合わせ、および非同期タスクの連鎖などの実用的なテクニックを学びます。

この講義を作った
知識共有者を紹介します。

浄水源(leaven)

• 現職のJava開発者

• SI/SM/ソリューション/Mobile/Front&Back-end のさまざまなプロジェクト体験

• Architect/PM/PL として役割を果たす

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