實(shí)戰(zhàn)Java高并發(fā)程序設(shè)計(jì)（第3版）

目　　錄

第1章　走入并行世界 1
1．1　何去何從的并行計(jì)算 1
1．1．1　忘掉那該死的并行 2
1．1．2　可怕的現(xiàn)實(shí)：摩爾定律的失效 4
1．1．3　柳暗花明：不斷地前進(jìn) 5
1．1．4　光明或是黑暗 6
1．2　你必須知道的幾個(gè)概念 7
1．2．1　同步（Synchronous）和異步（Asynchronous） 7
1．2．2　并發(fā)（Concurrency）和并行（Parallelism） 8
1．2．3　臨界區(qū) 9
1．2．4　阻塞（Blocking）和非阻塞（Non-Blocking） 9
1．2．5　死鎖（Deadlock）、饑餓（Starvation）和活鎖（Livelock） 10
1．3　并發(fā)級(jí)別 11
1．3．1　阻塞 11
1．3．2　無(wú)饑餓（Starvation-Free） 11
1．3．3　無(wú)障礙（Obstruction-Free） 12
1．3．4　無(wú)鎖（Lock-Free） 13
1．3．5　無(wú)等待（Wait-Free） 13
1．4　有關(guān)并行的兩個(gè)重要定律 14
1．4．1　Amdahl定律 14
1．4．2　Gustafson定律 16
1．4．3　是否相互矛盾 17
1．5　回到Java：JMM 18
1．5．1　原子性（Atomicity） 18
1．5．2　可見(jiàn)性（Visibility） 20
1．5．3　有序性（Ordering） 22
1．5．4　哪些指令不能重排：Happen-Before規(guī)則 27
第2章　Java并行程序基礎(chǔ) 29
2．1　有關(guān)線(xiàn)程你必須知道的事 29
2．2　初始線(xiàn)程：線(xiàn)程的基本操作 32
2．2．1　新建線(xiàn)程 32
2．2．2　終止線(xiàn)程 34
2．2．3　線(xiàn)程中斷 38
2．2．4　等待（wait）和通知（notify） 41
2．2．5　掛起（suspend）和繼續(xù)執(zhí)行（resume）線(xiàn)程 45
2．2．6　等待線(xiàn)程結(jié)束（join）和謙讓?zhuān)▂ield） 48
2．3　volatile與Java內(nèi)存模型（JMM） 50
2．4　分門(mén)別類(lèi)的管理：線(xiàn)程組 53
2．5　駐守后臺(tái)：守護(hù)線(xiàn)程（Daemon） 54
2．6　先做重要的事：線(xiàn)程優(yōu)先級(jí) 55
2．7　線(xiàn)程安全的概念與關(guān)鍵字synchronized 57
2．8　程序中的幽靈：隱蔽的錯(cuò)誤 61
2．8．1　無(wú)提示的錯(cuò)誤案例 61
2．8．2　并發(fā)下的ArrayList 62
2．8．3　并發(fā)下詭異的HashMap 64
2．8．4　初學(xué)者常見(jiàn)的問(wèn)題：錯(cuò)誤的加鎖 66
第3章　JDK并發(fā)包 69
3．1　多線(xiàn)程的團(tuán)隊(duì)協(xié)作：同步控制 69
3．1．1　超越synchronized的同步工具：重入鎖 70
3．1．2　重入鎖的好搭檔：Condition 79
3．1．3　允許多個(gè)線(xiàn)程同時(shí)訪(fǎng)問(wèn)：信號(hào)量（Semaphore） 83
3．1．4　ReadWriteLock讀寫(xiě)鎖 85
3．1．5　倒計(jì)數(shù)器：CountDownLatch 88
3．1．6　循環(huán)柵欄：CyclicBarrier 89
3．1．7　線(xiàn)程阻塞工具類(lèi)：LockSupport 93
3．1．8　深入理解鎖：AbstractQueuedSynchronizer 96
3．1．9 Guava和RateLimiter限流 105
3．2　線(xiàn)程復(fù)用：線(xiàn)程池 108
3．2．1　什么是線(xiàn)程池 109
3．2．2　不要重復(fù)發(fā)明輪子：JDK對(duì)線(xiàn)程池的支持 110
3．2．3　刨根究底：核心線(xiàn)程池的內(nèi)部實(shí)現(xiàn) 116
3．2．4　超負(fù)載了怎么辦：拒絕策略 120
3．2．5　自定義線(xiàn)程創(chuàng)建：ThreadFactory 122
3．2．6　我的應(yīng)用我做主：擴(kuò)展線(xiàn)程池 123
3．2．7　合理的選擇：優(yōu)化線(xiàn)程池線(xiàn)程數(shù)量 126
3．2．8　堆棧去哪里了：在線(xiàn)程池中尋找堆棧 127
3．2．9　分而治之：Fork/Join框架 131
3．2．10　Guava中對(duì)線(xiàn)程池的擴(kuò)展 135
3．3　不要重復(fù)發(fā)明輪子：JDK的并發(fā)容器 137
3．3．1　超好用的工具類(lèi)：并發(fā)集合簡(jiǎn)介 137
3．3．2　線(xiàn)程安全的HashMap 138
3．3．3　深入淺出ConcurrentHashMap 139
3．3．4　有關(guān)List的線(xiàn)程安全 145
3．3．5　高效讀寫(xiě)的隊(duì)列：深度剖析ConcurrentLinkedQueue類(lèi) 145
3．3．6　高效讀?。翰蛔兡Ｊ较碌腃opyOnWriteArrayList類(lèi) 151
3．3．7　數(shù)據(jù)共享通道：BlockingQueue 152
3．3．8　隨機(jī)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：跳表（SkipList） 157
3．4　使用JMH進(jìn)行性能測(cè)試 159
3．4．1　什么是JMH 160
3．4．2　Hello JMH 160
3．4．3　JMH的基本概念和配置 163
3．4．4　理解JMH中的Mode 164
3．4．5　理解JMH中的State 166
3．4．6　有關(guān)性能的一些思考 166
3．4．7　CopyOnWriteArrayList類(lèi)與ConcurrentLinkedQueue類(lèi) 169
第4章　鎖的優(yōu)化及注意事項(xiàng) 172
4．1　有助于提高鎖性能的幾點(diǎn)建議 173
4．1．1　減少鎖持有時(shí)間 173
4．1．2　減小鎖粒度 174
4．1．3　用讀寫(xiě)分離鎖來(lái)替換獨(dú)占鎖 175
4．1．4　鎖分離 175
4．1．5　鎖粗化 178
4．2　Java虛擬機(jī)對(duì)鎖優(yōu)化所做的努力 179
4．2．1　鎖偏向 179
4．2．2　輕量級(jí)鎖 180
4．2．3　自旋鎖 180
4．2．4　鎖消除 180
4．3　人手一支筆：ThreadLocal 181
4．3．1　ThreadLocal的簡(jiǎn)單使用 181
4．3．2　ThreadLocal的實(shí)現(xiàn)原理 183
4．3．3　對(duì)性能有何幫助 189
4．3．4　線(xiàn)程私有的隨機(jī)數(shù)發(fā)生器ThreadLocalRandom 192
4．4　無(wú)鎖 197
4．4．1　與眾不同的并發(fā)策略：比較交換 197
4．4．2　無(wú)鎖的線(xiàn)程安全整數(shù)：AtomicInteger 198
4．4．3　Java中的指針：Unsafe類(lèi) 200
4．4．4　無(wú)鎖的對(duì)象引用：AtomicReference 202
4．4．5　帶有時(shí)間戳的對(duì)象引用：AtomicStampedReference 205
4．4．6　數(shù)組也能無(wú)鎖：AtomicIntegerArray 208
4．4．7　讓普通變量也享受原子操作：AtomicIntegerFieldUpdater 209
4．4．8　挑戰(zhàn)無(wú)鎖算法：無(wú)鎖的Vector實(shí)現(xiàn) 211
4．4．9　讓線(xiàn)程之間互相幫助：細(xì)看SynchronousQueue的實(shí)現(xiàn) 216
4．5　有關(guān)死鎖的問(wèn)題 220
第5章　并行模式與算法 224
5．1　探討單例模式 224
5．2　不變模式 228
5．3　生產(chǎn)者-消費(fèi)者模式 230
5．4　高性能的生產(chǎn)者-消費(fèi)者模式：無(wú)鎖的實(shí)現(xiàn) 235
5．4．1　無(wú)鎖的緩存框架：Disruptor 235
5．4．2　用Disruptor框架實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)者-消費(fèi)者模式的案例 236
5．4．3　提高消費(fèi)者的響應(yīng)時(shí)間：選擇合適的策略 240
5．4．4　CPU Cache的優(yōu)化：解決偽共享問(wèn)題 241
5．5　Future模式 244
5．5．1　Future模式的主要參與者 247
5．5．2　Future模式的簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn) 247
5．5．3　JDK中的Future模式 250
5．5．4　Guava對(duì)Future模式的支持 252
5．6　并行流水線(xiàn) 254
5．7　并行搜索 258
5．8　并行排序 260
5．8．1　分離數(shù)據(jù)相關(guān)性：奇偶交換排序 260
5．8．2　改進(jìn)的插入排序：希爾排序 264
5．9　并行算法：矩陣乘法 268
5．10　準(zhǔn)備好了再通知我：網(wǎng)絡(luò)NIO 272
5．10．1　基于Socket的服務(wù)端多線(xiàn)程模式 273
5．10．2　使用NIO進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)編程 278
5．10．3　使用NIO實(shí)現(xiàn)客戶(hù)端 286
5．11　讀完了再通知我：AIO 288
5．11．1　AIO EchoServer的實(shí)現(xiàn) 288
5．11．2　AIO客戶(hù)端的實(shí)現(xiàn) 291
第6章　Java 8/9/10與并發(fā) 294
6．1　Java 8的函數(shù)式編程簡(jiǎn)介 294
6．1．1　函數(shù)作為一等公民 295
6．1．2　無(wú)副作用 296
6．1．3　聲明式的編程方式 296
6．1．4　不變的對(duì)象 297
6．1．5　易于并行 297
6．1．6　更少的代碼 297
6．2　函數(shù)式編程基礎(chǔ) 298
6．2．1　FunctionalInterface注釋 298
6．2．2　接口默認(rèn)方法 299
6．2．3　lambda表達(dá)式 303
6．2．4　方法引用 304
6．3　一步一步走入函數(shù)式編程 306
6．4　并行流與并行排序 311
6．4．1　使用并行流過(guò)濾數(shù)據(jù) 311
6．4．2　從集合得到并行流 312
6．4．3　并行排序 312
6．5　增強(qiáng)的Future：CompletableFuture 313
6．5．1　完成了就通知我 313
6．5．2　異步執(zhí)行任務(wù) 314
6．5．3　流式調(diào)用 316
6．5．4　CompletableFuture中的異常處理 316
6．5．5　組合多個(gè)CompletableFuture 317
6．5．6　支持timeout的CompletableFuture 319
6．6　讀寫(xiě)鎖的改進(jìn)：StampedLock 319
6．6．1　StampedLock的使用示例 320
6．6．2　StampedLock的小陷阱 321
6．6．3　有關(guān)StampedLock的實(shí)現(xiàn)思想 323
6．7　原子類(lèi)的增強(qiáng) 326
6．7．1　更快的原子類(lèi)：LongAdder 327
6．7．2　LongAdder功能的增強(qiáng)版：LongAccumulator 334
6．8　ConcurrentHashMap的增強(qiáng) 335
6．8．1　forEach操作 335
6．8．2　reduce操作 335
6．8．3　條件插入 336
6．8．4　search操作 337
6．8．5　其他新方法 338
6．9　發(fā)布訂閱模式 338
6．9．1 簡(jiǎn)單的發(fā)布訂閱模式案例 340
6．9．2 數(shù)據(jù)處理鏈 342
第7章　使用Akka構(gòu)建高并發(fā)程序 344
7．1　新并發(fā)模型：Actor 345
7．2　Akka之Hello World 345
7．3　有關(guān)消息投遞的一些說(shuō)明 348
7．4　Actor的生命周期 350
7．5　監(jiān)督策略 354
7．6　選擇Actor 359
7．7　消息收件箱（Inbox） 359
7．8　消息路由 361
7．9　Actor的內(nèi)置狀態(tài)轉(zhuǎn)換 364
7．10　詢(xún)問(wèn)模式：Actor中的Future 367
7．11　多個(gè)Actor同時(shí)修改數(shù)據(jù)：Agent 369
7．12　像數(shù)據(jù)庫(kù)一樣操作內(nèi)存數(shù)據(jù)：軟件事務(wù)內(nèi)存 372
7．13　一個(gè)有趣的例子：并發(fā)粒子群的實(shí)現(xiàn) 376
7．13．1　什么是粒子群算法 377
7．13．2　粒子群算法的計(jì)算過(guò)程 377
7．13．3　粒子群算法能做什么 378
7．13．4　使用Akka實(shí)現(xiàn)粒子群算法 379
第8章　并行程序調(diào)試 388
8．1　準(zhǔn)備實(shí)驗(yàn)樣本 388
8．2　正式起航 389
8．3　掛起整個(gè)虛擬機(jī) 392
8．4　調(diào)試進(jìn)入ArrayList內(nèi)部 393
第9章　多線(xiàn)程優(yōu)化示例――Jetty核心代碼分析 397
9．1　Jetty簡(jiǎn)介與架構(gòu) 397
9．2　Jetty服務(wù)器初始化 399
9．2．1　初始化線(xiàn)程池 399
9．2．2　初始化ScheduledExecutorScheduler 401
9．2．3　初始化ByteBufferPool 402
9．2．4　維護(hù)ConnectionFactory 405
9．2．5　計(jì)算ServerConnector的線(xiàn)程數(shù)量 406
9．3　啟動(dòng)Jetty服務(wù)器 406
9．3．1　設(shè)置啟動(dòng)狀態(tài) 406
9．3．2　注冊(cè)ShutdownMonitor 407
9．3．3　計(jì)算系統(tǒng)的線(xiàn)程數(shù)量 407
9．3．4　啟動(dòng)QueuedThreadPool 408
9．3．5　啟動(dòng)Connector 408
9．4　處理HTTP請(qǐng)求 411
9．4．1　Accept成功 411
9．4．2　請(qǐng)求處理 413