Java並發程式設計的藝術

Contents目　　錄
讚譽　譽
前　言
第1章　Java並發程式設計基礎　1
1.1　線程簡介　1
1.1.1　什麼是線程　1
1.1.2　為什麼要使用多執行緒　2
1.1.3　執行緒優先權　3
1.1.4　線程的狀態　4
1.1.5　Daemon線程　8
1.2　啟動和終止執行緒　8
1.2.1　構造線程　9
1.2.2　啟動線程　9
1.2.3　理解中斷　9
1.2.4　過期的suspend()、resume()和stop()　11
1.2.5　安全地終止執行緒　12
1.3　線程間通信　13
1.3.1　volatile和synchronized關鍵字　13
1.3.2　等待/通知機制　15
1.3.3　等待/通知的經典典範　18
1.3.4　管道輸入/輸出流　19
1.3.5　thread.join()的使用　20
1.3.6　ThreadLocal的使用　22
1.4　執行緒應用實例　23
1.4.1　等待超時模式　23
1.4.2　一個簡單的資料庫連線池範例　23
1.4.3　執行緒池技術及其範例　27
1.4.4　一個基於執行緒池技術的簡單Web伺服器　30
1.5　本章小結　34
第2章　並發程式設計的挑戰　35
2.1　上下文切換　35
2.1.1　多執行緒一定快嗎　35
2.1.2　測試上下文切換次數和時長　37
2.1.3　如何減少上下文切換　37
2.1.4　減少上下文切換實戰　38
2.2　死鎖　39
2.3　資源限制的挑戰　40
2.4　本章小結　41
第3章　Java並發機制的底層實作原理　42
3.1　volatile的應用　42
3.2　synchronized的實現原理與應用　45
3.2.1　Java物件頭　46
3.2.2　鎖的升級與對比　47
3.3　原子操作的實現原理　50
3.4　本章小結　54
第4章　Java記憶體模型　55
4.1　Java記憶體模型基礎　55
4.1.1　並發程式設計模型的兩個關鍵問題　55
4.1.2　Java記憶體模型的抽象結構　56
4.1.3　從原始碼到指令序列的重排序　57
4.1.4　並發程式設計模型的分類　58
4.1.5　happens-before簡介　60
4.2　重排序　61
4.2.1　資料依賴性　62
4.2.2　as-if-serial語意　62
4.2.3　程序順序規則　63
4.2.4　重排序對多執行緒的影響　63
4.3　順序一致性　65
4.3.1　資料競爭與順序一致性　65
4.3.2　順序一致性記憶體模型　66
4.3.3　同步程序的順序一致性效果　68
4.3.4　未同步程式的執行特性　69
4.4　volatile的內存語意　71
4.4.1　volatile的特性　72
4.4.2　volatile寫-讀建立的happens-before關係　73
4.4.3　volatile寫-讀的記憶語語義　74
4.4.4　volatile記憶體語意的實作　76
4.4.5　JSR-133為什麼要增強volatile的記憶體語意　80
4.5　鎖的內存語意　81
4.5.1　鎖的釋放-獲取建立的happens-before關係　81
4.5.2　鎖的釋放和獲取的內存語意　81
4.5.3　鎖記憶體語意的實作　83
4.5.4　concurrent包的實作　87
4.6　final域的記憶體語意　89
4.6.1　final域的重新排序規則　89
4.6.2　寫入final域的重新排序規則　89
4.6.3　讀final域的重排序規則　90
4.6.4　final域為參考型　92
4.6.5　為什麼f?inal引用不能在建構子中「逸出」　93
4.6.6　f?inal語意在處理器中的實作　94
4.6.7　JSR-133為何要增強f?inal的語意　95
4.7　happens-before　95
4.7.1　JMM的設計　95
4.7.2　happens-before的定義　97
4.7.3　happens-before規則　98
4.8　雙重檢查鎖定與延遲初始化　100
4.8.1　雙重檢查鎖定的由來　100
4.8.2　問題的根源　102
4.8.3　基於volatile的解決方案　104
4.8.4　基於類別初始化的解決方案　105
4.9　Java記憶體模型綜述　111
4.9.1　處理器的記憶體模型　111
4.9.2　各種記憶體模型之間的關係　112
4.9.3　JMM的記憶體可見性保證　114
4.9.4　JSR-133對舊記憶體模型的修補　115
4.10　JDK 9記憶體順序模型　115
4.10.1　背景　115
4.10.2　Plain　116
4.10.3　Opaque　116
4.10.4　Release/Acquire　117
4.10.5　volatile　118
4.10.6　總結　118
4.11　本章小結　119
第5章　Java中的鎖　120
5.1　Lock介面　120
5.2　隊列同步器　122
5.2.1　佇列同步器的介面與範例　122
5.2.2　佇列同步器的實作分析　125
5.3　重入鎖　136
5.4　讀寫鎖　141
5.4.1　讀寫鎖的介面與範例　141
5.4.2　讀寫鎖的實現分析　143
5.5　StampedLock　146
5.5.1　StampedLock的介面與範例　147
5.5.2　StampedLock的實現分析　152
5.6　LockSupport工具　160
5.7　Condition接口　161
5.7.1　Condition的介面與範例　162
5.7.2　Condition的實現分析　164
5.8　本章小結　168
第6章　Java並發容器與框架　169
6.1　ConcurrentHashMap的實作原理與使用　169
6.1.1　為什麼要使用ConcurrentHashMap　169
6.1.2　ConcurrentHashMap的結構　170
6.1.3　ConcurrentHashMap的初始化　171
6.1.4　定位Segment　173
6.1.5　ConcurrentHashMap的操作　174
6.1.6　JDK 8中的ConcurrentHashMap　175
6.2　ConcurrentLinkedQueue　175
6.2.1　ConcurrentLinkedQueue的結構　176
6.2.2　入隊列　176
6.2.3　出隊列　179
6.3　Java中的阻塞佇列　181
6.3.1　什麼是阻塞隊列　181
6.3.2　7個阻塞隊列　182
6.3.3　阻塞佇列的實作原理　186
6.4　Fork/Join框架　189
6.4.1　什麼是Fork/Join框架　189
6.4.2　工作竊取演算法　190
6.4.3　Fork/Join框架的設計　190
6.4.4　使用Fork/Join框架　191
6.4.5　Fork/Join框架的異常處理　192
6.4.6　Fork/Join框架的實作原理　193
6.5　本章小結　194
第7章　Java中的13個原子操作類　195
7.1　原子更新基本型態　195
7.2　原子更新數組類型　197
7.3　原子更新引用型別　198
7.4　原子更新字段類型　199
7.5　JDK 8中的原子更新新特性　200
7.6　本章小結　201
第8章　Java中的並發工具類別　202
8.1　等待多執行緒完成的CountDownLatch　202
8.2　同步屏障CyclicBarrier　204
8.2.1　CyclicBarrier簡介　204
8.2.2　CyclicBarrier的應用場景　206
8.2.3　CyclicBarrier與CountDownLatch的區別　208
8.3　控制並發執行緒數的Semaphore　209
8.4　線程間交換資料的Exchanger　210
8.5　本章小結　211
第9章　Java中的執行緒池　212
9.1　執行緒池的實作原理　212
9.2　線程池的使用　215
9.2.1　執行緒池的建立　215
9.2.2　向執行緒池提交任務　216
9.2.3　關閉執行緒池　217
9.2.4　合理地配置執行緒池　217
9.2.5　線程池的監控　218
9.3　本章小結　219
第10章　Executor框架　220
10.1　Executor框架簡介　220
10.1.1　Executor框架的兩層調度模型　220
10.1.2　Executor框架的結構與成員　220
10.2　ThreadPoolExecutor詳解　225
10.2.1　FixedThreadPool詳解　225
10.2.2　SingleThreadExecutor詳解　226
10.2.3　CachedThreadPool詳解　227
10.3　ScheduledThreadPoolExecutor詳解　229
10.3.1　ScheduledThreadPoolExecutor的運作機制　229
10.3.2　ScheduledThreadPoolExecutor的實作　230
10.4　FutureTask詳解　233
10.4.1　FutureTask簡介　233
10.4.2　FutureTask的使用　235
10.4.3　JDK 6的FutureTask實作　236
10.4.4　JDK 8的FutureTask實作　238
10.5　本章小結　243
第11章　Java並發程式設計實踐　244
11.1　生產者與消費者模式　244
11.1.1　生產者與消費者模式實戰　245
11.1.2　多生產者與多元消費者場景　247
11.1.3　線程池與生產者與消費者模式　250
11.2　線上問題定位　250
11.3　效能測試　252
11.4　非同步任務池　254
11.5　本章小結　256
第12章　分散式程式設計基礎　257
12.1　分散式CAP原則　257
12.1.1　CAP原則簡介　257
12.1.2　CAP原則證明　258
12.1.3　CAP原則思考　260
12.2　分散式事務：兩階段提交　262
12.2.1　分散式事務面臨的挑戰　262
12.2.2　拜占庭將軍問題　263
12.2.3　兩階段提交協議　264
12.2.4　兩階段提交的思考　265
12.3　分散式事務：TCC　266
12.3.1　TCC的主要優勢　267
12.3.2　TCC的使用代價　269
12.3.3　支援TCC的Seata　270
12.3.4　一個基於Seata的參考範例　273
12.4　分散式協定：RAFT　279
12.4.1　RAFT的運作流程　279
12.4.2　集群中斷與恢復　280
12.5　分散式協定：Paxos　282
12.5.1　背景　282
12.5.2　Basic Paxos　285
12.5.3　Multi-Paxos　301
12.6　本章小結　306
第13章　分散式鎖　308
13.1　什麼是分散式鎖　308
13.1.1　分散式鎖的定義　308
13.1.2　使用分散式鎖的原因　309
13.1.3　分散式鎖的分類　309
13.2　實現分散式鎖定會遇到的問題　310
13.2.1　效能問題　311
13.2.2　正確性問題　313
13.2.3　可用性問題　313
13.2.4　成本問題　315
13.3　分散式鎖定框架　316
13.3.1　為什麼需要分散式鎖定框架　317
13.3.2　分散式鎖定框架的組成　317
13.3.3　實作：基於Redis的分散式鎖定　321
13.3.4　擴充：分散式鎖定存取日誌　325
13.4　拉模式的分散式鎖　327
13.4.1　什麼是拉模式　327
13.4.2　拉模式需要注意的問題　329
13.4.3　Redis分散式鎖定實現　330<