實戰(zhàn)Java高并發(fā)程序設(shè)計（第3版）

目　　錄

第1章　走入并行世界 1
1．1　何去何從的并行計算 1
1．1．1　忘掉那該死的并行 2
1．1．2　可怕的現(xiàn)實：摩爾定律的失效 4
1．1．3　柳暗花明：不斷地前進 5
1．1．4　光明或是黑暗 6
1．2　你必須知道的幾個概念 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)級別 11
1．3．1　阻塞 11
1．3．2　無饑餓（Starvation-Free） 11
1．3．3　無障礙（Obstruction-Free） 12
1．3．4　無鎖（Lock-Free） 13
1．3．5　無等待（Wait-Free） 13
1．4　有關(guān)并行的兩個重要定律 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)線程你必須知道的事 29
2．2　初始線程：線程的基本操作 32
2．2．1　新建線程 32
2．2．2　終止線程 34
2．2．3　線程中斷 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）線程 45
2．2．6　等待線程結(jié)束（join）和謙讓（yield） 48
2．3　volatile與Java內(nèi)存模型（JMM） 50
2．4　分門別類的管理：線程組 53
2．5　駐守后臺：守護線程（Daemon） 54
2．6　先做重要的事：線程優(yōu)先級 55
2．7　線程安全的概念與關(guān)鍵字synchronized 57
2．8　程序中的幽靈：隱蔽的錯誤 61
2．8．1　無提示的錯誤案例 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)者常見的問題：錯誤的加鎖 66
第3章　JDK并發(fā)包 69
3．1　多線程的團隊協(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　允許多個線程同時訪問：信號量（Semaphore） 83
3．1．4　ReadWriteLock讀寫鎖 85
3．1．5　倒計數(shù)器：CountDownLatch 88
3．1．6　循環(huán)柵欄：CyclicBarrier 89
3．1．7　線程阻塞工具類：LockSupport 93
3．1．8　深入理解鎖：AbstractQueuedSynchronizer 96
3．1．9 Guava和RateLimiter限流 105
3．2　線程復(fù)用：線程池 108
3．2．1　什么是線程池 109
3．2．2　不要重復(fù)發(fā)明輪子：JDK對線程池的支持 110
3．2．3　刨根究底：核心線程池的內(nèi)部實現(xiàn) 116
3．2．4　超負(fù)載了怎么辦：拒絕策略 120
3．2．5　自定義線程創(chuàng)建：ThreadFactory 122
3．2．6　我的應(yīng)用我做主：擴展線程池 123
3．2．7　合理的選擇：優(yōu)化線程池線程數(shù)量 126
3．2．8　堆棧去哪里了：在線程池中尋找堆棧 127
3．2．9　分而治之：Fork/Join框架 131
3．2．10　Guava中對線程池的擴展 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：并發(fā)集合簡介 137
3．3．2　線程安全的HashMap 138
3．3．3　深入淺出ConcurrentHashMap 139
3．3．4　有關(guān)List的線程安全 145
3．3．5　高效讀寫的隊列：深度剖析ConcurrentLinkedQueue類 145
3．3．6　高效讀?。翰蛔兡Ｊ较碌腃opyOnWriteArrayList類 151
3．3．7　數(shù)據(jù)共享通道：BlockingQueue 152
3．3．8　隨機數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)：跳表（SkipList） 157
3．4　使用JMH進行性能測試 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類與ConcurrentLinkedQueue類 169
第4章　鎖的優(yōu)化及注意事項 172
4．1　有助于提高鎖性能的幾點建議 173
4．1．1　減少鎖持有時間 173
4．1．2　減小鎖粒度 174
4．1．3　用讀寫分離鎖來替換獨占鎖 175
4．1．4　鎖分離 175
4．1．5　鎖粗化 178
4．2　Java虛擬機對鎖優(yōu)化所做的努力 179
4．2．1　鎖偏向 179
4．2．2　輕量級鎖 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的簡單使用 181
4．3．2　ThreadLocal的實現(xiàn)原理 183
4．3．3　對性能有何幫助 189
4．3．4　線程私有的隨機數(shù)發(fā)生器ThreadLocalRandom 192
4．4　無鎖 197
4．4．1　與眾不同的并發(fā)策略：比較交換 197
4．4．2　無鎖的線程安全整數(shù)：AtomicInteger 198
4．4．3　Java中的指針：Unsafe類 200
4．4．4　無鎖的對象引用：AtomicReference 202
4．4．5　帶有時間戳的對象引用：AtomicStampedReference 205
4．4．6　數(shù)組也能無鎖：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)無鎖算法：無鎖的Vector實現(xiàn) 211
4．4．9　讓線程之間互相幫助：細(xì)看SynchronousQueue的實現(xiàn) 216
4．5　有關(guān)死鎖的問題 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-消費者模式 230
5．4　高性能的生產(chǎn)者-消費者模式：無鎖的實現(xiàn) 235
5．4．1　無鎖的緩存框架：Disruptor 235
5．4．2　用Disruptor框架實現(xiàn)生產(chǎn)者-消費者模式的案例 236
5．4．3　提高消費者的響應(yīng)時間：選擇合適的策略 240
5．4．4　CPU Cache的優(yōu)化：解決偽共享問題 241
5．5　Future模式 244
5．5．1　Future模式的主要參與者 247
5．5．2　Future模式的簡單實現(xiàn) 247
5．5．3　JDK中的Future模式 250
5．5．4　Guava對Future模式的支持 252
5．6　并行流水線 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)端多線程模式 273
5．10．2　使用NIO進行網(wǎng)絡(luò)編程 278
5．10．3　使用NIO實現(xiàn)客戶端 286
5．11　讀完了再通知我：AIO 288
5．11．1　AIO EchoServer的實現(xiàn) 288
5．11．2　AIO客戶端的實現(xiàn) 291
第6章　Java 8/9/10與并發(fā) 294
6．1　Java 8的函數(shù)式編程簡介 294
6．1．1　函數(shù)作為一等公民 295
6．1．2　無副作用 296
6．1．3　聲明式的編程方式 296
6．1．4　不變的對象 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CompletableFuture 317
6．5．6　支持timeout的CompletableFuture 319
6．6　讀寫鎖的改進：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的實現(xiàn)思想 323
6．7　原子類的增強 326
6．7．1　更快的原子類：LongAdder 327
6．7．2　LongAdder功能的增強版：LongAccumulator 334
6．8　ConcurrentHashMap的增強 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　詢問模式：Actor中的Future 367
7．11　多個Actor同時修改數(shù)據(jù)：Agent 369
7．12　像數(shù)據(jù)庫一樣操作內(nèi)存數(shù)據(jù)：軟件事務(wù)內(nèi)存 372
7．13　一個有趣的例子：并發(fā)粒子群的實現(xiàn) 376
7．13．1　什么是粒子群算法 377
7．13．2　粒子群算法的計算過程 377
7．13．3　粒子群算法能做什么 378
7．13．4　使用Akka實現(xiàn)粒子群算法 379
第8章　并行程序調(diào)試 388
8．1　準(zhǔn)備實驗樣本 388
8．2　正式起航 389
8．3　掛起整個虛擬機 392
8．4　調(diào)試進入ArrayList內(nèi)部 393
第9章　多線程優(yōu)化示例――Jetty核心代碼分析 397
9．1　Jetty簡介與架構(gòu) 397
9．2　Jetty服務(wù)器初始化 399
9．2．1　初始化線程池 399
9．2．2　初始化ScheduledExecutorScheduler 401
9．2．3　初始化ByteBufferPool 402
9．2．4　維護ConnectionFactory 405
9．2．5　計算ServerConnector的線程數(shù)量 406
9．3　啟動Jetty服務(wù)器 406
9．3．1　設(shè)置啟動狀態(tài) 406
9．3．2　注冊ShutdownMonitor 407
9．3．3　計算系統(tǒng)的線程數(shù)量 407
9．3．4　啟動QueuedThreadPool 408
9．3．5　啟動Connector 408
9．4　處理HTTP請求 411
9．4．1　Accept成功 411
9．4．2　請求處理 413