實戰Java高並發程式設計

《實戰Java高並發程式設計》是2015年11月電子工業出版社出版的圖書，作者是葛一鳴、郭超。

基本介紹

• 書名：實戰Java高並發程式設計
• 作者：葛一鳴 郭超 編著
• ISBN： 9787121273049
• 頁數：352頁
• 定價：69.00元
• 出版社：電子工業出版社
• 出版時間：2015年11月
• 開本：16開

內容簡介

在過去單核CPU時代，單任務在一個時間點只能執行單一程式，隨著多核CPU的發展，並行程式開發就顯得尤為重要。

《實戰Java高並發程式設計》主要介紹基於Java的並行程式設計基礎、思路、方法和實戰。第一，立足於並發程式基礎，詳細介紹Java中進行並行程式設計的基本方法。第二，進一步詳細介紹JDK中對並行程式的強大支持，幫助讀者快速、穩健地進行並行程式開發。第三，詳細討論有關“鎖”的最佳化和提高並行程式性能級別的方法和思路。第四，介紹並行的基本設計模式及Java 8對並行程式的支持和改進。第五，介紹高並發框架Akka的使用方法。最後，詳細介紹並行程式的調試方法。

《實戰Java高並發程式設計》內容豐富，實例典型，實用性強，適合有一定Java基礎的技術開發人員閱讀。

圖書目錄

第1章　走入並行世界 1

1.1　何去何從的並行計算 1

1.1.1　忘掉那該死的並行 2

1.1.2　可怕的現實：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 6

1.2.1　同步（Synchronous）和異步（Asynchronous） 7

1.2.2　並發（Concurrency）和並行（Parallelism） 8

1.2.3　臨界區 9

1.2.4　阻塞（Blocking）和非阻塞（Non-Blocking） 9

1.2.5　死鎖（Deadlock）、飢餓（Starvation）和活鎖（Livelock） 9

1.3　並發級別 11

1.3.1　阻塞（Blocking） 11

1.3.2　無飢餓（Starvation-Free） 11

1.3.3　無障礙（Obstruction-Free） 12

1.3.4　無鎖（Lock-Free） 12

1.3.5　無等待（Wait-Free） 13

1.4　有關並行的兩個重要定律 13

1.4.1　Amdahl定律 13

1.4.2　Gustafson定律 16

1.4.3　Amdahl定律和Gustafson定律是否相互矛盾 16

1.5　回到Java：JMM 17

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規則 27

1.6　參考文獻 27

第2章　Java並行程式基礎 29

2.1　有關執行緒你必須知道的事 29

2.2　初始執行緒：執行緒的基本操作 32

2.2.1　新建執行緒 32

2.2.2　終止執行緒 34

2.2.3　執行緒中斷 38

2.2.4　等待（wait）和通知（notify） 41

2.2.5　掛起（suspend）和繼續執行（resume）執行緒 44

2.2.6　等待執行緒結束（join）和謙讓（yield） 48

2.3　volatile與Java記憶體模型（JMM） 50

2.4　分門別類的管理：執行緒組 52

2.5　駐守後台：守護執行緒（Daemon） 54

2.6　先乾重要的事：執行緒優先權 55

2.7　執行緒安全的概念與synchronized 57

2.8　程式中的幽靈：隱蔽的錯誤 61

2.8.1　無提示的錯誤案例 61

2.8.2　並發下的ArrayList 62

2.8.3　並發下詭異的HashMap 63

2.8.4　初學者常見問題：錯誤的加鎖 66

2.9　參考文獻 68

第3章　JDK並發包 70

3.1　多執行緒的團隊協作：同步控制 70

3.1.1　synchronized的功能擴展：重入鎖 71

3.1.2　重入鎖的好搭檔：Condition條件 80

3.1.3　允許多個執行緒同時訪問：信號量（Semaphore） 83

3.1.4　ReadWriteLock讀寫鎖 85

3.1.5　倒計時器：CountDownLatch 87

3.1.6　循環柵欄：CyclicBarrier 89

3.1.7　執行緒阻塞工具類：LockSupport 92

3.2　執行緒復用：執行緒池 95

3.2.1　什麼是執行緒池 96

3.2.2　不要重複發明輪子：JDK對執行緒池的支持 97

3.2.3　刨根究底：核心執行緒池的內部實現 102

3.2.4　超負載了怎么辦：拒絕策略 106

3.2.5　自定義執行緒創建：ThreadFactory 109

3.2.6　我的套用我做主：擴展執行緒池 110

3.2.7　合理的選擇：最佳化執行緒池執行緒數量 112

3.2.8　堆疊去哪裡了：線上程池中尋找堆疊 113

3.2.9　分而治之：Fork/Join框架 117

3.3　不要重複發明輪子：JDK的並發容器 121

3.3.1　超好用的工具類：並發集合簡介 121

3.3.2　執行緒安全的HashMap 122

3.3.3　有關List的執行緒安全 123

3.3.4　高效讀寫的佇列：深度剖析ConcurrentLinkedQueue 123

3.3.5　高效讀取：不變模式下的CopyOnWriteArrayList 129

3.3.6　數據共享通道：BlockingQueue 130

3.3.7　隨機數據結構：跳表（SkipList） 134

3.4　參考資料 136

第4章　鎖的最佳化及注意事項 138

4.1　有助於提高“鎖”性能的幾點建議 139

4.1.1　減小鎖持有時間 139

4.1.2　減小鎖粒度 140

4.1.3　讀寫分離鎖來替換獨占鎖 142

4.1.4　鎖分離 142

4.1.5　鎖粗化 144

4.2　Java虛擬機對鎖最佳化所做的努力 146

4.2.1　鎖偏向 146

4.2.2　輕量級鎖 146

4.2.3　自旋鎖 146

4.2.4　鎖消除 146

4.3　人手一支筆：ThreadLocal 147

4.3.1　ThreadLocal的簡單使用 148

4.3.2　ThreadLocal的實現原理 149

4.3.3　對性能有何幫助 155

4.4　無鎖 157

4.4.1　與眾不同的並發策略：比較交換（CAS） 158

4.4.2　無鎖的執行緒安全整數：AtomicInteger 159

4.4.3　Java中的指針：Unsafe類 161

4.4.4　無鎖的對象引用：AtomicReference 162

4.4.5　帶有時間戳的對象引用：AtomicStampedReference 165

4.4.6　數組也能無鎖：AtomicIntegerArray 168

4.4.7　讓普通變數也享受原子操作：AtomicIntegerFieldUpdater 169

4.4.8　挑戰無鎖算法：無鎖的Vector實現 171

4.4.9　讓執行緒之間互相幫助：細看SynchronousQueue的實現 176

4.5　有關死鎖的問題 179

4.6　參考文獻 183

第5章　並行模式與算法 184

5.1　探討單例模式 184

5.2　不變模式 187

5.3　生產者-消費者模式 190

5.4　高性能的生產者-消費者：無鎖的實現 194

5.4.1　無鎖的快取框架：Disruptor 195

5.4.2　用Disruptor實現生產者-消費者案例 196

5.4.3　提高消費者的回響時間：選擇合適的策略 199

5.4.4　CPU Cache的最佳化：解決偽共享問題 200

5.5　Future模式 204

5.5.1　Future模式的主要角色 206

5.5.2　Future模式的簡單實現 207

5.5.3　JDK中的Future模式 210

5.6　並行流水線 212

5.7　並行搜尋 216

5.8　並行排序 218

5.8.1　分離數據相關性：奇偶交換排序 218

5.8.2　改進的插入排序：希爾排序 221

5.9　並行算法：矩陣乘法 226

5.10　準備好了再通知我：網路NIO 230

5.10.1　基於Socket的服務端的多執行緒模式 230

5.10.2　使用NIO進行網路編程 235

5.10.3　使用NIO來實現客戶端 243

5.11　讀完了再通知我：AIO 245

5.11.1　AIO EchoServer的實現 245

5.11.2　AIO Echo客戶端實現 248

5.12　參考文獻 249

第6章　Java 8與並發 251

6.1　Java 8的函式式編程簡介 251

6.1.1　函式作為一等公民 252

6.1.2　無副作用 252

6.1.3　申明式的（Declarative） 253

6.1.4　不變的對象 254

6.1.5　易於並行 254

6.1.6　更少的代碼 254

6.2　函式式編程基礎 255

6.2.1　FunctionalInterface注釋 255

6.2.2　接口默認方法 256

6.2.3　lambda表達式 259

6.2.4　方法引用 260

6.3　一步一步走入函式式編程 263

6.4　並行流與並行排序 267

6.4.1　使用並行流過濾數據 267

6.4.2　從集合得到並行流 268

6.4.3　並行排序 268

6.5　增強的Future：CompletableFuture 269

6.5.1　完成了就通知我 269

6.5.2　異步執行任務 270

6.5.3　流式調用 272

6.5.4　CompletableFuture中的異常處理 272

6.5.5　組合多個CompletableFuture 273

6.6　讀寫鎖的改進：StampedLock 274

6.6.1　StampedLock使用示例 275

6.6.2　StampedLock的小陷阱 276

6.6.3　有關StampedLock的實現思想 278

6.7　原子類的增強 281

6.7.1　更快的原子類：LongAdder 281

6.7.2　LongAdder的功能增強版：LongAccumulator 287

6.8　參考文獻 288

第7章　使用Akka構建高並發程式 289

7.1　新並發模型：Actor 290

7.2　Akka之Hello World 290

7.3　有關訊息投遞的一些說明 293

7.4　Actor的生命周期 295

7.5　監督策略 298

7.6　選擇Actor 303

7.7　訊息收件箱（Inbox） 303

7.8　訊息路由 305

7.9　Actor的內置狀態轉換 308

7.10　詢問模式：Actor中的Future 311

7.11　多個Actor同時修改數據：Agent 313

7.12　像資料庫一樣操作記憶體數據：軟體事務記憶體 316

7.13　一個有趣的例子：並發粒子群的實現 319

7.13.1　什麼是粒子群算法 320

7.13.2　粒子群算法的計算過程 320

7.13.3　粒子群算法能做什麼 322

7.13.4　使用Akka實現粒子群 323

7.14　參考文獻 330

第8章　並行程式調試 331

8.1　準備實驗樣本 331

8.2　正式起航 332

8.3　掛起整個虛擬機 334

8.4　調試進入ArrayList內部