Java并发编程实战电子书

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译者序

前言

如何使用本书

代码示例

致谢

第1章 简介

1.1 并发简史

1.2 线程的优势

1.2.1 发挥多处理器的强大能力

1.2.2 建模的简单性

1.2.3 异步事件的简化处理

1.2.4 响应更灵敏的用户界面

1.3 线程带来的风险

1.3.1 安全性问题

1.3.2 活跃性问题

1.3.3 性能问题

1.4 线程无处不在

第一部分 基础知识

第2章 线程安全性

2.1 什么是线程安全性

示例：一个无状态的Servlet

2.2 原子性

2.2.1 竞态条件

2.2.2 示例：延迟初始化中的竞态条件

2.2.3 复合操作

2.3 加锁机制

2.3.1 内置锁

2.3.2 重入

2.4 用锁来保护状态

2.5 活跃性与性能

第3章 对象的共享

3.1 可见性

3.1.1 失效数据

3.1.2 非原子的64位操作

3.1.3 加锁与可见性

3.1.4 Volatile变量

3.2 发布与逸出

安全的对象构造过程

3.3 线程封闭

3.3.1 Ad-hoc线程封闭

3.3.2 栈封闭

3.3.3 ThreadLocal类

3.4 不变性

3.4.1 Final域

3.4.2 示例：使用Volatile类型来发布不可变对象

3.5 安全发布

3.5.1 不正确的发布：正确的对象被破坏

3.5.2 不可变对象与初始化安全性

3.5.3 安全发布的常用模式

3.5.4 事实不可变对象

3.5.5 可变对象

3.5.6 安全地共享对象

第4章 对象的组合

4.1 设计线程安全的类

4.1.1 收集同步需求

4.1.2 依赖状态的操作

4.1.3 状态的所有权

4.2 实例封闭

4.2.1 Java监视器模式

4.2.2 示例：车辆追踪

4.3 线程安全性的委托

4.3.1 示例：基于委托的车辆追踪器

4.3.2 独立的状态变量

4.3.3 当委托失效时

4.3.4 发布底层的状态变量

4.3.5 示例：发布状态的车辆追踪器

4.4 在现有的线程安全类中添加功能

4.4.1 客户端加锁机制

4.4.2 组合

4.5 将同步策略文档化

解释含糊的文档

第5章 基础构建模块

5.1 同步容器类

5.1.1 同步容器类的问题

5.1.2 迭代器与ConcurrentModificationException

5.1.3 隐藏迭代器

5.2 并发容器

5.2.1 ConcurrentHashMap

5.2.2 额外的原子Map操作

5.2.3 CopyOnWriteArrayList

5.3 阻塞队列和生产者-消费者模式

5.3.1 示例：桌面搜索

5.3.2 串行线程封闭

5.3.3 双端队列与工作密取

5.4 阻塞方法与中断方法

5.5 同步工具类

5.5.1 闭锁

5.5.2 FutureTask

5.5.3 信号量

5.5.4 栅栏

5.6 构建高效且可伸缩的结果缓存

第二部分 结构化并发应用程序

第6章 任务执行

6.1 在线程中执行任务

6.1.1 串行地执行任务

6.1.2 显式地为任务创建线程

6.1.3 无限制创建线程的不足

6.2 Executor框架

6.2.1 示例：基于Executor的Web服务器

6.2.2 执行策略

6.2.3 线程池

6.2.4 Executor的生命周期

6.2.5 延迟任务与周期任务

6.3 找出可利用的并行性

6.3.1 示例：串行的页面渲染器

6.3.2 携带结果的任务Callable与Future

6.3.3 示例：使用Future实现页面渲染器

6.3.4 在异构任务并行化中存在的局限

6.3.5 CompletionService：Executor与BlockingQueue

6.3.6 示例：使用CompletionService实现页面渲染器

6.3.7 为任务设置时限

6.3.8 示例：旅行预定门户网站

第7章 取消与关闭

7.1 任务取消

7.1.1 中断

7.1.2 中断策略

7.1.3 响应中断

7.1.4 示例：计时运行

7.1.5 通过Future来实现取消

7.1.6 处理不可中断的阻塞

7.1.7 采用newTaskFor来封装非标准的取消

7.2 停止基于线程的服务

7.2.1 示例：日志服务

7.2.2 关闭ExecutorService

7.2.3 “毒丸”对象

7.2.4 示例：只执行一次的服务

7.2.5 shutdownNow的局限性

7.3 处理非正常的线程终止

未捕获异常的处理

7.4 JVM关闭

7.4.1 关闭钩子

7.4.2 守护线程

7.4.3 终结器

第8章 线程池的使用

8.1 在任务与执行策略之间的隐性耦合

8.1.1 线程饥饿死锁

8.1.2 运行时间较长的任务

8.2 设置线程池的大小

8.3 配置ThreadPoolExecutor

8.3.1 线程的创建与销毁

8.3.2 管理队列任务

8.3.3 饱和策略

8.3.4 线程工厂

8.3.5 在调用构造函数后再定制ThreadPoolExecutor

8.4 扩展ThreadPoolExecutor

示例：给线程池添加统计信息

8.5 递归算法的并行化

第9章 图形用户界面应用程序

9.1 为什么GUI是单线程的

9.1.1 串行事件处理

9.1.2 Swing中的线程封闭机制

9.2 短时间的GUI任务

9.3 长时间的GUI任务

9.3.1 取消

9.3.2 进度标识和完成标识

9.3.3 SwingWorker

9.4 共享数据模型

9.4.1 线程安全的数据模型

9.4.2 分解数据模型

9.5 其他形式的单线程子系统

第三部分 活跃性、性能与测试

第10章 避免活跃性危险

10.1 死锁

10.1.1 锁顺序死锁

10.1.2 动态的锁顺序死锁

10.1.3 在协作对象之间发生的死锁

10.1.4 开放调用

10.1.5 资源死锁

10.2 死锁的避免与诊断

10.2.1 支持定时的锁

10.2.2 通过线程转储信息来分析死锁

10.3 其他活跃性危险

10.3.1 饥饿

10.3.2 糟糕的响应性

10.3.3 活锁

第11章 性能与可伸缩性

11.1 对性能的思考

11.1.1 性能与可伸缩性

11.1.2 评估各种性能权衡因素

11.2 Amdahl定律

11.2.1 示例：在各种框架中隐藏的串行部分

11.2.2 Amdahl定律的应用

11.3 线程引入的开销

11.3.1 上下文切换

11.3.2 内存同步

11.3.3 阻塞

11.4 减少锁的竞争

11.4.1 缩小锁的范围（“快进快出”）

11.4.2 减小锁的粒度

11.4.3 锁分段

11.4.4 避免热点域

11.4.5 一些替代独占锁的方法

11.4.6 监测CPU的利用率

11.4.7 向对象池说“不”

11.5 示例：比较Map的性能

11.6 减少上下文切换的开销

第12章 并发程序的测试

12.1 正确性测试

12.1.1 基本的单元测试

12.1.2 对阻塞操作的测试

12.1.3 安全性测试

12.1.4 资源管理的测试

12.1.5 使用回调

12.1.6 产生更多的交替操作

12.2 性能测试

12.2.1 在PutTakeTest中增加计时功能

12.2.2 多种算法的比较

12.2.3 响应性衡量

12.3 避免性能测试的陷阱

12.3.1 垃圾回收

12.3.2 动态编译

12.3.3 对代码路径的不真实采样

12.3.4 不真实的竞争程度

12.3.5 无用代码的消除

12.4 其他的测试方法

12.4.1 代码审查

12.4.2 静态分析工具

12.4.3 面向方面的测试技术

12.4.4 分析与监测工具

第四部分 高级主题

第13章 显式锁

13.1 Lock与ReentrantLock

13.1.1 轮询锁与定时锁

13.1.2 可中断的锁获取操作

13.1.3 非块结构的加锁

13.2 性能考虑因素

13.3 公平性

13.4 在synchronized和ReentrantLock之间进行选择

13.5 读-写锁

第14章 构建自定义的同步工具

14.1 状态依赖性的管理

14.1.1 示例：将前提条件的失败传递给调用者

14.1.2 示例：通过轮询与休眠来实现简单的阻塞

14.1.3 条件队列

14.2 使用条件队列

14.2.1 条件谓词

14.2.2 过早唤醒

14.2.3 丢失的信号

14.2.4 通知

14.2.5 示例：阀门类

14.2.6 子类的安全问题

14.2.7 封装条件队列

14.2.8 入口协议与出口协议

14.3 显式的Condition对象

14.4 Synchronizer剖析

14.5 AbstractQueuedSynchronizer

14.6 java.util.concurrent同步器类中的AQS

14.6.1 ReentrantLock

14.6.2 Semaphore与CountDownLatch

14.6.3 FutureTask

14.6.4 ReentrantReadWriteLock

第15章 原子变量与非阻塞同步机制

15.1 锁的劣势

15.2 硬件对并发的支持

15.2.1 比较并交换

15.2.2 非阻塞的计数器

15.2.3 JVM对CAS的支持

15.3 原子变量类

15.3.1 原子变量是一种“更好的volatile”

15.3.2 性能比较：锁与原子变量

15.4 非阻塞算法

15.4.1 非阻塞的栈

15.4.2 非阻塞的链表

15.4.3 原子的域更新器

15.4.4 ABA问题

第16章 Java内存模型

16.1 什么是内存模型，为什么需要它

16.1.1 平台的内存模型

16.1.2 重排序

16.1.3 Java内存模型简介

16.1.4 借助同步

16.2 发布

16.2.1 不安全的发布

16.2.2 安全的发布

16.2.3 安全初始化模式

16.2.4 双重检查加锁

16.3 初始化过程中的安全性

附录A 并发性标注

A.1 类的标注

A.2 域和方法的标注

参考文献