寫在前面

多執行緒相對於其他 Java 知識點來講，有一定的學習門檻，並且瞭解起來比較費勁。在平時工作中如若使用不當會出現資料錯亂、執行效率低（還不如單執行緒去執行）或者死鎖程式掛掉等等問題，所以掌握瞭解多執行緒至關重要。

筆者在讀完市面上關於Java並行程式設計的資料後，感覺有些知識點不是很清晰，於是在RedSpider社群內展開了對Java並行程式設計原理的討論。鑑於開源精神，我們決定將我們討論之後的Java並行程式設計原理整理成書籍，分享給大家。

站在巨人的肩上，我們可以看得更遠。本書內容的主要來源有部落格、書籍、論文，對於一些已經敘述得很清晰的知識點我們直接參照在本書中;對於一些沒有講解清楚的知識點，我們加以畫圖或者編寫Demo進行加工;而對於一些模稜兩可的知識點，本書在查閱了大量資料的情況下，給出最合理的解釋。

寫本書的過程也是對自己研究和掌握的技術點進行整理的過程，希望本書能幫助讀者快速掌握並行程式設計技術。

內容簡介

 

第1章 程序與執行緒的基本概念

1.1 程序產生的背景

1.2 上下文切換

 

第2章 Java多執行緒入門類和介面

2.1 Thread類和Runnable介面

• 2.1.1 繼承Thread類
• 2.1.2 實現Runnable介面
• 2.1.3 Thread類構造方法
• 2.1.4 Thread類的幾個常用方法
• 2.1.5 Thread類與Runnable介面的比較

2.2 Callable、Future與FutureTask

• 2.2.1 Callable介面
• 2.2.2 Future介面
• 2.2.3 FutureTask類
• 2.2.4 FutureTask的幾個狀態

 

第3章 執行緒組和執行緒優先順序

3.1 執行緒組(ThreadGroup)

3.2 執行緒的優先順序

3.3 執行緒組的常用方法及資料結構

• 3.3.1 執行緒組的常用方法
• 3.3.2 執行緒組的資料結構

 

第4章 Java執行緒的狀態及主要轉化方法

4.1 作業系統中的執行緒狀態轉換

4.2 Java執行緒的6個狀態

• 4.2.1 NEW
• 4.2.2 RUNNABLE
• 4.2.3 BLOCKED
• 4.2.4 WAITING
• 4.2.5 TIMED_WAITING
• 4.2.6 TERMINATED

4.3 執行緒狀態的轉換

• 4.3.1 BLOCKED與RUNNABLE狀態的轉換
• 4.3.2 WAITING狀態與RUNNABLE狀態的轉換
• 4.3.3 TIMED_WAITING與RUNNABLE狀態轉換
• 4.3.4 執行緒中斷

 

第5章 Java執行緒間的通訊

5.1 鎖與同步

5.2 等待/通知機制

5.3 號誌

5.4 管道

5.5 其它通訊相關

• 5.5.1 join方法
• 5.5.2 sleep方法
• 5.5.3 ThreadLocal類
• 5.5.4 InheritableThreadLocal

第6章 Java記憶體模型基礎知識

6.1 並行程式設計模型的兩個關鍵問題

6.2 Java記憶體模型的抽象結構

• 6.2.1 運⾏時記憶體的劃分
• 6.2.2 既然堆是共用的，為什麼在堆中會有記憶體不可⻅問題？
• 6.2.3 JMM與Java記憶體區域劃分的區別與聯絡

 

第7章 重排序與happens-before

7.1 什麼是重排序？

7.2 順序一致性模型與JMM的保證

• 7.2.1 資料競爭與順序一致性
• 7.2.2 順序一致性模型
• 7.2.3 JMM中同步程式的順序一致性效果
• 7.2.4 JMM中未同步程式的順序一致性效果

7.3 happens-before

• 7.3.1 什麼是happens-before?
• 7.3.2 天然的happens-before關係

 

第8章 volatile

8.1 幾個基本概念

• 8.1.1 記憶體可見性
• 8.1.2 重排序
• 8.1.3 happens-before規則

8.2 volatile的記憶體語意

• 8.2.1 記憶體可見性
• 8.2.1 禁止重排序

8.3 volatile的用途

 

第9章 synchronized與鎖

9.1 Synchronized關鍵字

9.2 幾種鎖

• 9.2.1 Java物件頭
• 9.2.2 偏向鎖
• 9.2.3 輕量級鎖
• 9.2.4 重量級鎖
• 9.2.5 總結鎖的升級流程
• 9.2.6 各種鎖的優缺點對比

 

第10章 樂觀鎖和悲觀鎖

10.1 樂觀鎖與悲觀鎖的概念

10.2 CAS的概念

10.3 Java實現CAS的原理 - Unsafe類

10.4 原子操作-AtomicInteger類原始碼簡析

10.5 CAS實現原子操作的三大問題

• 10.5.1 ABA問題
• 10.5.2 迴圈時間長開銷大
• 10.5.3 只能保證一個共用變數的原子操作

 

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第11章 AQS

11.1 AQS簡介

11.2 AQS的資料結構

11.3 資源共用模式

11.4 AQS的主要方法原始碼解析

• 11.4.1 獲取資源

 

第12章 執行緒池原理

12.1 為什麼要使用執行緒池

12.2 執行緒池的原理

• 12.2.1 ThreadPoolExecutor提供的構造方法
• 12.2.2 ThreadPoolExecutor的策略
• 12.2.3 執行緒池主要的任務處理流程
• 12.2.4 ThreadPoolExecutor如何做到執行緒複用的？

12.3 四種常見的執行緒池

• 12.3.1 newCachedThreadPool
• 12.3.2 newFixedThreadPool
• 12.3.3 newSingleThreadExecutor
• 12.3.4 newScheduledThreadPool

 

第13章 阻塞佇列

13.1 阻塞佇列的由來

13.2 BlockingQueue的操作方法

13.3 BlockingQueue的實現類

• 13.3.1 ArrayBlockingQueue
• 13.3.2 LinkedBlockingQueue
• 13.3.3 DelayQueue
• 13.3.4 PriorityBlockingQueue
• 13.3.5 SynchronousQueue

13.5 阻塞佇列的原理

13.6 範例和使用場景

• 13.6.1 生產者-消費者模型
• 13.6.2 執行緒池中使用阻塞佇列

 

第14章 鎖介面和類

14.1 synchronized的不足之處

14.2 鎖的幾種分類

• 14.2.1 可重入鎖和非可重入鎖
• 14.2.2 公平鎖與非公平鎖
• 14.2.3 讀寫鎖和排它鎖

14.3 JDK中有關鎖的一些介面和類

• 14.3.1 抽象類AQS/AQLS/AOS
• 14.3.2 介面Condition/Lock/ReadWriteLock
• 14.3.3 ReentrantLock
• 14.3.4 ReentrantReadWriteLock
• 14.3.5 StampedLock

 

第15章 並行容器集合

15.1 同步容器與並行容器

15.2 並行容器類介紹

• 15.2.1 並行Map
• 15.2.2 並行Queue
• 15.2.3 並行Set

 

第16章 CopyOnWrite容器

16.1 什麼是CopyOnWrite容器

16.2 CopyOnWriteArrayList

16.3 CopyOnWrite的業務中實現

 

第17章 通訊工具類

17.1 Semaphore

• 17.1.1 Semaphore介紹
• 17.1.2 Semaphore案例
• 17.1.3 Semaphore原理

17.2 Exchanger

17.3 CountDownLatch

• 17.3.1 CountDownLatch介紹
• 17.3.2 CountDownLatch案例
• 17.3.3 CountDownLatch原理

17.4 CyclicBarrier

• 17.4.1 CyclicBarrier介紹
• 17.4.2 CyclicBarrier Barrier被破壞
• 17.4.3 CyclicBarrier案例
• 17.4.4 CyclicBarrier原理

17.5 Phaser

• 17.5.1 Phaser介紹
• 17.5.2 Phaser案例
• 17.5.3 Phaser原理

 

第18章 Fork/Join框架

18.1 什麼是Fork/Join

18.2 工作竊取演演算法

18.3 Fork/Join的具體實現

• 18.3.1 ForkJoinTask
• 18.3.2 ForkJoinPool
• 18.4 Fork/Join的使用

 

第19章 Java 8 Stream平行計算原理

19.1 Java 8 Stream簡介

19.2 Stream單執行緒序列計算

19.3 Stream多執行緒平行計算

19.4 從原始碼看Stream平行計算原理

19.5 Stream平行計算的效能提升

 

第二十章 計劃任務

20.1 使用案例

20.2 類結構

20.3 主要方法介紹

• 20.3.1 schedule
• 20.3.2 scheduledAtFixedRate
• 20.3.3 scheduledAtFixedDelay
• 20.3.4 delayedExecute

20.4 DelayedWorkQueue

• 20.4.1 take
• 20.4.2 offer

20.5 總結