課程

說明為什麼經典的 ThreadLocal 在虛擬執行緒的世界中逐漸失去時效，以及 ScopedValue 如何取而代之：將上下文綁定到執行範圍，而非綁定到執行緒。逐步示例如何傳遞上下文（使用者、 REQUEST_ID）、巢狀 scope 與其覆蓋、以及與虛擬執行緒的整合（ Executors. newVirtualThreadPerTaskExecutor()）。討論 ThreadLocal 與 ScopedValue 的比較、實務建議、限制，以及對 Structured Concurrency（預覽）的觀點。

Structured Concurrency 將雜亂無章的執行緒集合轉化為可管理的任務層級結構：你在 StructuredTaskScope 內，以虛擬執行緒啟動子任務，透過 join() 等候它們，集中用 throwIfFailed() 處理錯誤，並用 resultNow()/ result() 取得結果。我們將說明結束策略 ShutdownOnFailure 與 ShutdownOnSuccess，比較它與 CompletableFuture 的差異，看看 HTTP 聚合器的範例，以及使用結構化併發時的常見錯誤。

如何在 Java 中正確取消長時間與阻塞性的操作：透過 Thread.interrupt() 進行協作式中斷，透過 Future.cancel() 取消任務與 CancellationException 的行為， CompletableFuture 的逾時與取消（ orTimeout、 completeOnTimeout），使用 StructuredTaskScope 的結構化併發，設定共同截止時間（time‑budget）並將逾時沿著呼叫堆疊向下傳遞（包含 Instant/ Duration 與 Scoped Values）。並說明處理阻塞 IO 的實務與常見錯誤。

在這堂課中，我們解析來自 java.util.concurrent 的高階同步器： CountDownLatch、 CyclicBarrier、 Phaser 與 Exchanger。學習如何透過 await()/ countDown() 協調任務的啟動與完成，用 await() 構建可重複使用的階段與屏障動作，使用 register()/ arriveAndAwaitAdvance()/ arriveAndDeregister() 管理「樂團」中的動態參與者，並透過 exchange() 兩兩交換資料。實作上，我們會做群體起跑的工作者以及「遊戲 tick」，並拆解常見錯誤： CountDownLatch 的一次性、如何處理 BrokenBarrierException，以及正確的 deregister()。全程免去 wait()/ notify() 的痛苦。

當 ReentrantReadWriteLock 與傳統的 ReadWriteLock 在高負載下開始吃力時，帶有樂觀讀取的 StampedLock 就能派上用場： tryOptimisticRead + validate 的組合在寫入稀少時幾乎能提供「免費」的讀取。我們將拆解鎖的模式、印章（stamps）的用法、對 reentrancy 的限制，並與 ReentrantReadWriteLock 比較；也會看看低爭用的計數器 — LongAdder 與 LongAccumulator — 以及為什麼在競爭下它們能勝過 AtomicLong。最後以實作收尾：讀多寫少的快取與迷你效能測試。

拆解 Java 記憶體模型中的可見性與指令排序規則：happens-before 關係代表什麼，何時以及如何使用 volatile、 synchronized、final 欄位（ final），以及為什麼沒有它們會出現「陳舊」資料。示範安全發布物件、正確的 double-checked locking、透過 VarHandle 進行低階存取、偽共享的影響與 @Contended 註解，還有關於 Thread.start()/ Thread.join()、 Future.get() 與微基準測試 JMH 的實務備註。

Java 中平行處理檔案的實用指南：什麼情況下多執行緒確實能加速 I/O、什麼時候不能；工具選擇 — Thread、透過 ExecutorService 的執行緒池、以 CompletableFuture 實作非同步與平行串流 — 以及透過 FileChannel 分塊讀取大型檔案、安全寫入共用日誌，與作業系統/檔案系統的限制。解析任務啟動樣式、執行緒池設定、 shutdown()/ awaitTermination() 方法與常見錯誤。

在 Java 中讓檔案相關工作平行化的實用指南：如何透過 Stream API 的 parallel()/ parallelStream() 啟用平行處理、 ForkJoinPool 的運作方式與調校方法，以及何時該使用 RecursiveTask。我們會討論哪些情況下平行化能實際加速 I/O、如何管理共用的執行緒池，以及如何安全地關閉資源（ try-with-resources）。最後——快速瞥一眼透過 FileChannel 進行定位式存取，來讀寫大型檔案的部分區塊。

如何加速遍歷大型目錄並處理成千上萬個檔案：使用 Files.walk() 與透過 parallel() 的平行串流，理解 ForkJoinPool.commonPool() 的角色並調整平行度。說明何時更適合改用 ExecutorService、 CPU-bound 與 IO-bound 任務的差異，撰寫計算所有 ".java" 檔案行數的範例，並整理最佳實務。

如何加速處理 GB 級的大型檔案：將其分塊（chunking）、透過 FileChannel 進行定位存取，並使用記憶體對映緩衝區 MappedByteBuffer，以 ExecutorService 平行化計算。說明定位 I/O 的關鍵方法： position(...)、 read(...)、 write(...)，選擇區塊大小的準則、平行計算字數的範例，以及常見錯誤（區塊邊界、資源管理、執行緒數量）。

講解如何依照 Producer–Consumer 模式，透過 BlockingQueue（例如 ArrayBlockingQueue）在執行緒之間安全地交換資料，瞭解阻塞操作 put() 與 take() 的工作方式、為什麼需要 backpressure 機制，以及如何使用「poison pill」（例如 "__END__"，而不是 null）正確地結束執行緒。透過 ExecutorService 啟動消費者，加入管線視覺化，並解析常見錯誤。

來談談為什麼 Java 9 引入模組化系統 JPMS：為什麼「 classpath 派對」不好，模組如何在容器層級建立可見性邊界，什麼是 module-info.java，以及如何使用指令 module、 exports、 requires、 opens、 uses/ provides。我們也會討論優勢（封裝、顯式相依、安全性、 jlink）、適用場景（包含 java.base、 java.sql）、實用細節，以及遷移時的常見錯誤（遺漏 exports、漏加 requires、模組名稱重複）。