Concorrência e Paralelismo

TL;DR

Galho de Ciência da Computação sobre como o software faz mais de uma coisa ao mesmo tempo — e por que isso é tão difícil de acertar. Aqui ficam os problemas universais (race conditions, deadlock, atomicidade/ visibilidade/ordenação), as primitivas de coordenação (locks, semáforos, atômicos, STM) e, o coração do galho, os cinco modelos de concorrência (memória compartilhada, CSP, atores, event loop, dados), cada um com a linguagem que o levou mais longe. Tudo stack-agnóstico: a mecânica Java vive no galho Java, aqui mora a teoria. Interview-critical.

Sobre este galho

Concorrência é o tema onde mais se erra em produção e onde o senior se separa do júnior em entrevista. Este galho é o andar conceitual: os conceitos que sobrevivem à troca de linguagem, e a comparação honesta entre os modelos que as linguagens escolheram.

Fronteiras (linka, não duplica):

• Concorrência Java específica (java.util.concurrent, synchronized, locks, Loom/virtual threads, structured concurrency) → Concorrência (Java) e Java Concurrency.
• Imutabilidade como arma contra concorrência → 08 - Imutabilidade e estado (galho Paradigmas).
• Isolamento, MVCC e locking de banco → Banco de Dados (a nota de STM cruza, não duplica).
• Assincronia e o modelo reativo → 12 - Programação reativa e dataflow (Paradigmas) e Programação Reativa (Java).
• Processos, threads e scheduling no SO → futuro galho de Sistemas Operacionais (mencionado em prosa).

Audiência: dev senior em preparação para entrevista internacional. Cada nota tem seção “Em entrevista” com frases prontas em inglês e vocabulário técnico PT→EN.

Iniciado — o terreno e os perigos universais

1. 01 - Concorrência e paralelismo - o que é e por que é difícil — concorrência × paralelismo, não-determinismo, as duas faces.
2. 02 - Processos e threads — isolamento × memória compartilhada, context switch, kernel/green/virtual threads.
3. 03 - Estado compartilhado e race conditions — read-modify-write não-atômico, o contador clássico, data race × race condition.
4. 04 - Atomicidade, visibilidade e ordenação — os três problemas que todo modelo de memória precisa resolver.

Adepto — primitivas de coordenação

5. 05 - Exclusão mútua - locks, mutexes e monitores — seção crítica, monitor, reentrância, contention.
6. 06 - Semáforos e coordenação — semáforo de Dijkstra, barreiras, latches, condition variables, produtor-consumidor.
7. 07 - Deadlock, livelock e starvation — as 4 condições de Coffman, prevenir/evitar/detectar, inversão de prioridade.
8. 08 - Operações atômicas e lock-free — CAS, problema ABA, lock-free × wait-free.
9. 09 - Memória transacional e otimismo — STM, otimista × pessimista; cruza isolamento de banco.

Magus — os modelos, as leis, os padrões e a síntese

10. 10 - Memória compartilhada com threads e locks — o modelo dominante; showcase Java.
11. 11 - Modelos de memória e consistência — happens-before, sequential × relaxed, barreiras de memória.
12. 12 - Troca de mensagens e CSP — “share memory by communicating”; showcase Go (goroutines + channels).
13. 13 - O modelo de atores — mailbox, supervisão, “let it crash”; showcase Erlang/Elixir/BEAM.
14. 14 - Loop de eventos e assincronia — event loop + async/await; showcase JavaScript + GIL/asyncio do Python.
15. 15 - Paralelismo de dados — SIMD, GPU, MapReduce, fork-join/work-stealing.
16. 16 - As leis da escala - Amdahl e Gustafson — o teto do speedup e por que mais núcleos nem sempre ajudam.
17. 17 - Padrões de concorrência — pool, produtor-consumidor, fan-out/fan-in, pipeline, futures, work-stealing.
18. 18 - Concorrência em entrevista — escolher o modelo, tabela comparativa, inglês, vocabulário, armadilhas.

Rotas alternativas

Entrevista internacional

01 → 03 → 04 → 07 → 10 → 11 → 18. Os problemas, deadlock, o modelo dominante, memória e o capstone.

Os modelos de concorrência

01 → 10 → 12 → 13 → 14 → 15 → 18. O cluster comparativo do início ao fim.

Os perigos e como evitá-los

03 → 04 → 05 → 07 → 08 → 17. Race, os três problemas, exclusão mútua, deadlock, lock-free e os padrões.

Todas as notas

TABLE fase, status, updated
FROM "03-Dominios/Ciência/Concorrência e Paralelismo"
WHERE type = "concept"
SORT file.name ASC

Veja também

• Fundamentos (MOC do domínio)
• Concorrência (Java) — a mecânica concreta em Java
• 08 - Imutabilidade e estado — imutabilidade como antídoto ao estado compartilhado (galho Paradigmas)
• Banco de Dados — isolamento, MVCC e locking no banco
• Dicionário de Ciência da Computação