Java并发编程实战PDF电子书下载

第1章 简介 1

1.1并发简史 1

1.2线程的优势 2

1.2.1发挥多处理器的强大能力 2

1.2.2建模的简单性 3

1.2.3异步事件的简化处理 3

1.2.4响应更灵敏的用户界面 4

1.3线程带来的风险 4

1.3.1安全性问题 5

1.3.2活跃性问题 7

1.3.3性能问题 7

1.4线程无处不在 7

第一部分 基础知识 11

第2章 线程安全性 11

2.1什么是线程安全性 13

2.2原子性 14

2.2.1竞态条件 15

2.2.2示例：延迟初始化中的竞态条件 16

2.2.3复合操作 17

2.3加锁机制 18

2.3.1内置锁 20

2.3.2重入 21

2.4用锁来保护状态 22

2.5活跃性与性能 23

第3章 对象的共享 27

3.1可见性 27

3.1.1失效数据 28

3.1.2非原子的64位操作 29

3.1.3加锁与可见性 30

3.1.4 Volatile变量 30

3.2发布与逸出 32

3.3线程封闭 35

3.3.1 Ad-hoc线程封闭 35

3.3.2栈封闭 36

3.3.3 ThreadLocal类 37

3.4不变性 38

3.4.1 Final域 39

3.4.2示例：使用Volatile类型来发布不可变对象 40

3.5安全发布 41

3.5.1不正确的发布：正确的对象被破坏 42

3.5.2不可变对象与初始化安全性 42

3.5.3安全发布的常用模式 43

3.5.4事实不可变对象 44

3.5.5可变对象 44

3.5.6安全地共享对象 44

第4章 对象的组合 46

4.1设计线程安全的类 46

4.1.1收集同步需求 47

4.1.2依赖状态的操作 48

4.1.3状态的所有权 48

4.2实例封闭 49

4.2.1 Java监视器模式 51

4.2.2示例：车辆追踪 51

4.3线程安全性的委托 53

4.3.1示例：基于委托的车辆追踪器 54

4.3.2独立的状态变量 55

4.3.3当委托失效时 56

4.3.4发布底层的状态变量 57

4.3.5示例：发布状态的车辆追踪器 58

4.4在现有的线程安全类中添加功能 59

4.4.1客户端加锁机制 60

4.4.2组合 62

4.5将同步策略文档化 62

第5章 基础构建模块 66

5.1同步容器类 66

5.1.1同步容器类的问题 66

5.1.2迭代器与Concurrent-ModificationException 68

5.1.3隐藏迭代器 69

5.2并发容器 70

5.2.1 ConcurrentHashMap 71

5.2.2额外的原子Map操作 72

5.2.3 CopyOnWriteArrayList 72

5.3阻塞队列和生产者-消费者模式 73

5.3.1示例：桌面搜索 75

5.3.2串行线程封闭 76

5.3.3双端队列与工作密取 77

5.4阻塞方法与中断方法 77

5.5同步工具类 78

5.5.1闭锁 79

5.5.2 FutureTask 80

5.5.3信号量 82

5.5.4栅栏 83

5.6构建高效且可伸缩的结果缓存 85

第二部分 结构化并发应用程序 93

第6章 任务执行 93

6.1在线程中执行任务 93

6.1.1串行地执行任务 94

6.1.2显式地为任务创建线程 94

6.1.3无限制创建线程的不足 95

6.2 Executor框架 96

6.2.1示例：基于Executor的Web服务器 97

6.2.2执行策略 98

6.2.3线程池 98

6.2.4 Executor的生命周期 99

6.2.5延迟任务与周期任务 101

6.3找出可利用的并行性 102

6.3.1示例：串行的页面渲染器 102

6.3.2携带结果的任务Callable与Future 103

6.3.3示例：使用Future实现页面渲染器 104

6.3.4在异构任务并行化中存在的局限 106

6.3.5 CompletionService:Executor与BlockingQueue 106

6.3.6示例：使用CompletionService实现页面渲染器 107

6.3.7为任务设置时限 108

6.3.8示例：旅行预定门户网站 109

第7章 取消与关闭 111

7.1任务取消 111

7.1.1中断 113

7.1.2中断策略 116

7.1.3响应中断 117

7.1.4示例：计时运行 118

7.1.5通过Future来实现取消 120

7.1.6处理不可中断的阻塞 121

7.1.7采用newTaskFor来封装非标准的取消 122

7.2停止基于线程的服务 124

7.2.1示例：日志服务 124

7.2.2关闭ExecutorService 127

7.2.3“毒丸”对象 128

7.2.4示例：只执行一次的服务 129

7.2.5 shutdownNow的局限性 130

7.3处理非正常的线程终止 132

7.4 JVM关闭 135

7.4.1关闭钩子 135

7.4.2守护线程 136

7.4.3终结器 136

第8章 线程池的使用 138

8.1在任务与执行策略之间的隐性耦合 138

8.1.1线程饥饿死锁 139

8.1.2运行时间较长的任务 140

8.2设置线程池的大小 140

8.3配置ThreadPoolExecutor 141

8.3.1线程的创建与销毁 142

8.3.2管理队列任务 142

8.3.3饱和策略 144

8.3.4线程工厂 146

8.3.5在调用构造函数后再定制ThreadPoolExecutor 147

8.4扩展ThreadPoolExecutor 148

8.5递归算法的并行化 149

第9章 图形用户界面应用程序 156

9.1为什么GUI是单线程的 156

9.1.1串行事件处理 157

9.1.2 Swing中的线程封闭机制 158

9.2短时间的GUI任务 160

9.3长时间的GUI任务 161

9.3.1取消 162

9.3.2进度标识和完成标识 163

9.3.3 SwingWorker 165

9.4共享数据模型 165

9.4.1线程安全的数据模型 166

9.4.2分解数据模型 166

9.5其他形式的单线程子系统 167

第三部分 活跃性、性能与测试 169

第10章 避免活跃性危险 169

10.1死锁 169

10.1.1锁顺序死锁 170

10.1.2动态的锁顺序死锁 171

10.1.3在协作对象之间发生的死锁 174

10.1.4开放调用 175

10.1.5资源死锁 177

10.2死锁的避免与诊断 178

10.2.1支持定时的锁 178

10.2.2通过线程转储信息来分析死锁 178

10.3其他活跃性危险 180

10.3.1饥饿 180

10.3.2糟糕的响应性 181

10.3.3活锁 181

第11章 性能与可伸缩性 183

11.1对性能的思考 183

11.1.1性能与可伸缩性 184

11.1.2评估各种性能权衡因素 185

11.2 Amdahl定律 186

11.2.1示例：在各种框架中隐藏的串行部分 188

11.2.2 Amdahl定律的应用 189

11.3线程引入的开销 189

11.3.1上下文切换 190

11.3.2内存同步 190

11.3.3阻塞 192

11.4减少锁的竞争 192

11.4.1缩小锁的范围“快进快出” 193

11.4.2减小锁的粒度 195

11.4.3锁分段 196

11.4.4避免热点域 197

11.4.5一些替代独占锁的方法 198

11.4.6监测CPU的利用率 199

11.4.7向对象池说“不” 200

11.5示例：比较Map的性能 200

11.6减少上下文切换的开销 201

第12章 并发程序的测试 204

12.1正确性测试 205

12.1.1基本的单元测试 206

12.1.2对阻塞操作的测试 207

12.1.3安全性测试 208

12.1.4资源管理的测试 212

12.1.5使用回调 213

12.1.6产生更多的交替操作 214

12.2性能测试 215

12.2.1在PutTakeTest中增加计时功能 215

12.2.2多种算法的比较 217

12.2.3响应性衡量 218

12.3避免性能测试的陷阱 220

12.3.1垃圾回收 220

12.3.2动态编译 220

12.3.3对代码路径的不真实采样 222

12.3.4不真实的竞争程度 222

12.3.5无用代码的消除 223

12.4其他的测试方法 224

12.4.1代码审查 224

12.4.2静态分析工具 224

12.4.3面向方面的测试技术 226

12.4.4分析与监测工具 226

第四部分 高级主题 227

第13章 显式锁 227

13.1 Lock与ReentrantLock 227

13.1.1轮询锁与定时锁 228

13.1.2可中断的锁获取操作 230

13.1.3非块结构的加锁 231

13.2性能考虑因素 231

13.3公平性 232

13.4在synchronized和ReentrantLock之间进行选择 234

13.5读-写锁 235

第14章 构建自定义的同步工具 238

14.1状态依赖性的管理 238

14.1.1示例：将前提条件的失败传递给调用者 240

14.1.2示例：通过轮询与休眠来实现简单的阻塞 241

14.1.3条件队列 243

14.2使用条件队列 244

14.2.1条件谓词 244

14.2.2过早唤醒 245

14.2.3丢失的信号 246

14.2.4通知 247

14.2.5示例：阀门类 248

14.2.6子类的安全问题 249

14.2.7封装条件队列 250

14.2.8入口协议与出口协议 250

14.3显式的Condition对象 251

14.4 Synchronizer剖析 253

14.5 AbstractQueuedSynchronizer 254

14.6 java.util.concurrent同步器类中的AQS 257

14.6.1 ReentrantLock 257

14.6.2 Semaphore与CountDownLatch 258

14.6.3 FutureTask 259

14.6.4 ReentrantReadWriteLock 259

第15章 原子变量与非阻塞同步机制 261

15.1锁的劣势 261

15.2硬件对并发的支持 262

15.2.1比较并交换 263

15.2.2非阻塞的计数器 264

15.2.3 JVM对CAS的支持 265

15.3原子变量类 265

15.3.1原子变量是一种“更好的volatile ” 266

15.3.2性能比较：锁与原子变量 267

15.4非阻塞算法 270

15.4.1非阻塞的栈 270

15.4.2非阻塞的链表 272

15.4.3原子的域更新器 274

15.4.4 ABA问题 275

第16章Java内存模型 277

16.1什么是内存模型，为什么需要它 277

16.1.1平台的内存模型 278

16.1.2重排序 278

16.1.3 Java内存模型简介 280

16.1.4借助同步 281

16.2发布 283

16.2.1不安全的发布 283

16.2.2安全的发布 284

16.2.3安全初始化模式 284

16.2.4双重检查加锁 286

16.3初始化过程中的安全性 287

附录A并发性标注 289

参考文献 291