☕ Java#

Versión fijada: 21 (LTS) · Imagen base: eclipse-temurin:21-jdk-alpine · Hub: :8400 · Casos operativos: 20 / 20

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🪪 Identidad#

Java es un lenguaje de tipado estático que compila a bytecode y corre sobre la JVM, una máquina virtual con compilación JIT y recolección de basura generacional. Su rasgo definitorio no es el lenguaje sino la plataforma: treinta años de compatibilidad hacia atrás, un ecosistema de bibliotecas maduro y un runtime que optimiza el código mientras corre.

Para qué se usa en la industria: sistemas empresariales de larga vida, banca, seguros, telecomunicaciones, plataformas de datos (Hadoop, Kafka, Elasticsearch, Spark) y Android. Cuando un sistema tiene que seguir funcionando y siendo mantenible dentro de quince años, Java es la apuesta conservadora — y suele ser la correcta.

Por qué está en este laboratorio: porque tiene el catálogo de primitivas concurrentes más rico del set. java.util.concurrent no es una biblioteca externa: es la respuesta canónica a la mayoría de los problemas de este laboratorio, y en el caso 11 —donde el problema es el pool de threads— eso deja de ser ceremonia y pasa a ser la herramienta exacta.

Nota de precisión sobre el laboratorio: los doce casos corren con javac Main.java + java Main, sin Maven, sin Gradle y sin frameworks. HttpServer viene en el JDK. La decisión es deliberada: hace visible qué parte de la solución es del lenguaje y qué parte sería del framework.

⚙️ Modelo de ejecución#

Threads del sistema operativo con paralelismo real, sobre una JVM con JIT y GC generacional.

Consecuencia	Dónde se nota
Paralelismo real sin GIL	Dos threads ejecutan bytecode simultáneamente en dos núcleos. Python no puede; Java sí — caso 11
El pool es explícito y observable	`getActiveCount()` y `getQueue().size()` reportan saturación desde adentro, sin agente. Es el `event_loop_lag` del mundo JVM — caso 11
El thread se reutiliza entre requests	Un `ThreadLocal` sin limpiar arrastra el correlation ID al request siguiente. El caso 03 documenta ese riesgo en vez de esconderlo — caso 03
El JIT calienta	Las primeras requests son más lentas que las siguientes. Cualquier medición debe descartar el arranque	transversal

🧰 Primitivas que usa el laboratorio#

Caso	Primitiva central	Por qué esta y no otra
01 · API lenta	`ConcurrentHashMap` + `ScheduledExecutorService` + `LongAdder`	Cache leída sin lock; worker con shutdown limpio en SIGTERM. `LongAdder` supera a `synchronized` bajo contención
02 · N+1	`PreparedStatement` + `try-with-resources`	Cleanup garantizado incluso bajo excepción; plan cacheado por `sqlite-jdbc`
03 · Observabilidad	`ThreadLocal<RequestContext>`	Equivalente disponible hoy de `ScopedValue`, que en JDK 21 sigue en preview
04 · Timeouts	`CompletableFuture.orTimeout(Duration)`	Deadline a nivel future. Limitación documentada: completa el future a tiempo, pero el thread sigue dormido
05 · Memoria	`LinkedHashMap` con `removeEldestEntry`	La única LRU built-in del set completo. En Go, Rust y .NET hay que construirla a mano
06 · Pipeline	`record EnvState` + `ConcurrentHashMap`	Snapshots inmutables por ambiente, sin boilerplate de getters
07 · Monolito	`ConcurrentHashMap<String, Function<Request,Response>>`	La firma del handler es el contrato; registrar un módulo es una línea
08 · Extracción	`CopyOnWriteArrayList<Consumer<String>>`	EventBus thread-safe sin biblioteca externa. Limitación: los subscribers son síncronos
09 · Integración externa	`Semaphore` + `AtomicReference`	`tryAcquire()` no bloquea. Permits explícitos = cuota explícita
10 · Sobre-arquitectura	`HashMap.get` + `System.nanoTime()`	El "right-sized" del caso, con medición directa del CPU por request
11 · Reportes	`ThreadPoolExecutor` acotado + pool de reporting separado	El modelo canónico del problema. Dos pools, telemetría directa de ambos
12 · Punto único	`Optional<T>` + `map`/`flatMap`/`orElse`	Runbook codificado. Limitación: `.get()` sin `isPresent()` compila igual
13 · Cache stampede	`ConcurrentHashMap.computeIfAbsent`	Atómico por clave: mirar si existe y crearlo son una sola operación indivisible
14 · Pool de conexiones	try-with-resources sobre `ArrayBlockingQueue`	El compilador genera el `finally`; fugar exige no usarlo
15 · Backpressure	`ArrayBlockingQueue` + `put`/`offer`	Un nombre para cada rechazo; `ConcurrentLinkedQueue` comparte interfaz y no tiene tope
16 · Idempotencia	`ConcurrentHashMap.putIfAbsent`	Resuelve la carrera y dice quién ganó, en una sola llamada
17 · Migración sin downtime	`ReentrantReadWriteLock(true)` + `tryLock(timeout)`	El único con deadline y equidad de fábrica
18 · Arranque en frío	compilación en capas (C1/C2)	51,9x medidos: el arranque en frío canónico, y el único que realimenta al autoescalador
19 · Deriva del índice	`ConcurrentSkipListMap.tailMap`	La mejor expresión del outbox — y `@Transactional`, que engaña sobre su alcance
20 · DLQ olvidada	jerarquía `sealed ... permits`	La clasificación más expresiva del set — pero capturar desenrolla la pila

💡 El patrón que solo se ve mirando la columna entera: Java tiene una clase distinta para cada problema de concurrencia — Semaphore, CompletableFuture, ConcurrentHashMap, CopyOnWriteArrayList, ThreadPoolExecutor, AtomicReference, LongAdder. Es lo opuesto a Go, donde canal + select cubre casi todo. Más superficie que aprender; también más precisión cuando se conoce.

📈 Rendimiento: qué mide el laboratorio y cómo reproducirlo#

⚠️ Este repositorio no publica benchmarks entre lenguajes. Se mide la pendiente dentro de cada stack: legacy contra optimized, mismo runtime, misma máquina. En Java, además, hay que descartar el arranque: el JIT necesita tráfico antes de estabilizarse.

Señal	De dónde sale	Qué caso la expone
`avg_ms` · `p95_ms` · `p99_ms`	`LongAdder` + muestras en memoria	01, 02, 10
heap usado / total / máximo	`Runtime.getRuntime().totalMemory()`, `freeMemory()`, `maxMemory()`	05
threads activos del pool	`ThreadPoolExecutor.getActiveCount()`	11
profundidad de cola	`getQueue().size()`	11
`db_hits` por request	contador propio alrededor de JDBC	01, 02

Reproducir la medición del caso 11 (saturación de pool):

bash

docker compose -f compose.java.yml up -d --build
curl -s localhost:8400/11/activity                     # pool en reposo
for i in $(seq 1 8); do curl -s "localhost:8400/11/report-legacy?rows=200000" & done; wait
curl -s localhost:8400/11/activity                     # activeCount saturado, queueSize creciendo
curl -s "localhost:8400/11/order-write"                # degraded: true — el trafico normal lo paga
curl -s "localhost:8400/11/report-isolated?rows=200000"  # corre en el pool dedicado
curl -s "localhost:8400/11/order-write"                # el pool principal quedo libre

Especificación de rendimiento que este stack verifica mejor que ningún otro: el pool acotado a 4 threads hace que la saturación sea predecible y observable. En Go no hay pool que saturar; en Node el bloqueo es del proceso entero; en Java se ve exactamente cuántos threads están ocupados y cuántas tareas esperan. Por eso el caso 11 es el único donde Java gana el primer puesto.

🚧 Límites, problemas sin solución y desafíos#

Límite	Por qué importa	Dónde se ve
`orTimeout` no interrumpe el trabajo	Completa el future a tiempo, pero el thread proveedor sigue dormido. Parece que cortó, y no cortó	caso 04
`ThreadLocal` se filtra entre requests	Un thread reutilizado sin limpiar arrastra el correlation ID. `ScopedValue` lo resuelve, pero en 21 es preview	caso 03
`Optional.get()` sin `isPresent()` compila	El tipo expresa la ausencia; el compilador no la exige. En Rust, omitir el brazo `None` no compila	caso 12
El ecosistema fabrica N+1 solo	Hibernate y JPA con lazy loading generan el bug del caso 02 sin que nadie lo escriba. Por eso Java queda 6º ahí	caso 02
Arranque lento y huella de memoria alta	La JVM tarda en calentar y reserva heap con generosidad. Relevante en funciones serverless o contenedores efímeros	transversal
Subscribers síncronos en el EventBus	`CopyOnWriteArrayList` es thread-safe pero notifica en línea: un subscriber lento frena al publicador	caso 08

Desafío abierto del stack en este laboratorio: el caso 03 está escrito sobre ThreadLocal porque ScopedValue sigue en preview en JDK 21. Cuando salga de preview, el caso pasa a enseñar la forma vieja de hacer las cosas. Es el disparador de revisión más concreto de todo el repositorio y está anotado explícitamente en scripts/language_drift.py.

🏆 Dónde gana y dónde pierde en el laboratorio#

Agregado de los veredictos de las 19 comparativas que rankean: 2 primeros puestos, media 3.4.

🥉 Tercero en 20 — la jerarquía sealed ... permits es la clasificación más expresiva del set y lo más cerca que llega a la exhaustividad de Rust; detrás de .NET porque clasificar obliga a capturar, y capturar acorta la pila que la DLQ necesita.
🥉 Tercero en 20 — la jerarquía sealed ... permits es la clasificación más expresiva del set y lo más cerca que llega a la exhaustividad de Rust; detrás de .NET porque clasificar obliga a capturar, y capturar acorta la pila que la DLQ necesita.
6º en 19 — ConcurrentSkipListMap.tailMap es la mejor expresión del outbox del set, y @Transactional el único elemento del lab que activamente sugiere una garantía que no da: un framework que engaña pesa más que una primitiva que ayuda.
7º en 18 — 51,9x medidos de curva de calentamiento: el arranque en frío canónico, y el único stack donde la lentitud posterior a estar «listo» realimenta al autoescalador. Tiene las herramientas más potentes contra su propio problema (AppCDS, GraalVM) y ninguna viene activada.
🥇 Gana en 11 y 17 — en el 17 por ser el único stack con deadline y equidad de fábrica en el mismo lock — cuando el problema es el pool de threads, tener pool explícito y observable es la herramienta exacta.
🥈 Segundo en 01, 06, 13, 14 y 16 — paralelismo real, record types inmutables el computeIfAbsent atómico que elimina la ventana check-then-act, y try-with-resources, que hace que el compilador escriba el finally.
🥉 Tercero en 05, 07, 09 y 12
5º en 15 — le puso nombre a cada forma de rechazar, pero ConcurrentLinkedQueue comparte interfaz con ArrayBlockingQueue y sacar el freno es una línea que compila. — sólido, con las limitaciones documentadas arriba.
6º en 02 — no por la API (JDBC es correcto), sino porque es uno de los dos ecosistemas donde el N+1 nace solo.

Lectura honesta: Java y .NET quedan a dos décimas y ganan exactamente el mismo caso. Son casi intercambiables en este laboratorio, y las diferencias reales aparecen en los detalles: AsyncLocal de .NET fluye por await mejor que ThreadLocal; LinkedHashMap de Java es la única LRU built-in del set.

🔄 Ciclo de versiones#


Versión fijada hoy	`21` LTS (`eclipse-temurin:21-jdk-alpine`)
Cadencia upstream	Una release cada 6 meses; una LTS cada 2 años
Política de soporte	Temurin da soporte extendido a las LTS (21 hasta al menos 2029)
Producto en endoflife.date	`eclipse-temurin`

Qué revisar en el próximo salto:

🚨 ScopedValue fuera de preview (JDK 25) — el ThreadLocal del caso 03 pasa de "alternativa razonable" a "lo que ya no se hace". Hay que reescribir el caso y su comparison.md, no solo cambiar el FROM.
Virtual threads (Loom) — estables desde 21. El caso 11 está construido sobre pools acotados de threads de plataforma; con virtual threads el argumento cambia de fondo. Vale la pena evaluar si el caso debería mostrar ambos modelos.
Cambios en el GC por defecto — afectan la lectura del caso 05.
Pattern matching y sealed types — si maduran, el caso 06 podría acercarse a la exhaustividad que hoy solo tiene Rust.

El detalle del procedimiento está en docs/language-upgrade-protocol.md.

🚀 Levantar el stack#

bash

docker compose -f compose.java.yml up -d --build

Los 20 casos quedan servidos en http://localhost:8400/NN/. Cada caso trae además su propio compose.yml para correrlo aislado.