レッスン

Structured Concurrency は、雑然としたスレッドの集まりを制御されたタスク階層へと変えます。仮想スレッド内で StructuredTaskScope を使ってサブタスクを起動し、 join() で待機し、 throwIfFailed() でエラーを一元的に処理し、 resultNow()/ result() で結果を取得します。終了ポリシーの ShutdownOnFailure と ShutdownOnSuccess を解説し、 CompletableFuture と比較し、HTTP アグリゲーターの例や、構造化並行性を使う際の典型的な落とし穴も見ていきます。

Java で長時間およびブロッキングする処理を正しくキャンセルする方法: Thread.interrupt() による協調的割り込み、 Future.cancel() によるタスクのキャンセルと CancellationException の挙動、 CompletableFuture におけるタイムアウトとキャンセル（ orTimeout、 completeOnTimeout）、 StructuredTaskScope を用いた構造化並行性、共通のデッドライン（time‑budget）とスタック下方向へのタイムアウト伝播（ Instant/ Duration および Scoped Values を含む）。ブロッキングIOでの実務と典型的な誤りを解説します。

この講義では、 java.util.concurrent にある高水準のシンクロナイザ、 CountDownLatch、 CyclicBarrier、 Phaser、 Exchanger を解説します。 await()/ countDown() でタスクの開始・終了を調整し、 await() で再利用可能なフェーズとバリアアクションを構築し、 register()/ arriveAndAwaitAdvance()/ arriveAndDeregister() で「オーケストラ」の動的な参加者を管理し、 exchange() でペア間のデータ交換を行います。実践では多数のワーカーの一斉スタートや「ゲームのティック」を実装し、典型的な落とし穴も扱います： CountDownLatch の一度きりの性質、 BrokenBarrierException の処理、正しい deregister() など。どこでも wait()/ notify() の痛みなしで進めます。

ReentrantReadWriteLock や古典的な ReadWriteLock が高負荷下で頭打ちになり始めたとき、楽観的読み取りを備えた StampedLock が役に立ちます。 tryOptimisticRead + validate の組み合わせにより、書き込みがまれな状況では「ほぼ無料」の読み取りが可能です。ロックモード、スタンプの扱い、再入不可の制約を整理し、 ReentrantReadWriteLock と比較します。さらに低競合カウンタである LongAdder と LongAccumulator を取り上げ、なぜ競合時に AtomicLong を上回るのかを説明します。最後は実践として、読み取り優勢のキャッシュとミニベンチマークで締めくくります。

Java Memory Model における可視性と操作の順序付けの規則を解説します。関係 happens-before が何を意味するか、 volatile、 synchronized、final フィールド（ final）がいつ・どのように役立つか、そしてそれらがないと「ステール」なデータがなぜ生じるのかを説明します。オブジェクトの安全な公開、正しい double-checked locking、 VarHandle による低レベルアクセス、偽共有の影響とアノテーション @Contended、さらに Thread.start()/ Thread.join()、 Future.get()、マイクロベンチマーク JMH に関する実践的な注意点も取り上げます。