編輯推薦

1 內容脈絡清晰，講解循序漸進，介紹係統全麵。圍繞多綫程編程所要解決的問題及其麵臨的挑戰，展開介紹多綫程編程中的相關概念、原理與技術。

2 包含豐富的實戰案例和生活化實例，案例配有源碼，並且這些源碼可以實際運行，方便讀者實驗。

3 書中包含提示、擴展閱讀等內容，以問答的形式解答多綫程編程初學者經常遇到的一些疑惑和問題。

內容簡介

隨著現代處理器的生産工藝從提升處理器主頻頻率轉嚮多核化，即在一塊芯片上集成多個處理器內核（Core），多核處理器（Multicore Processor）離我們越來越近瞭――如今就連智能手機這樣的消費類設備都已配備瞭4核乃至8核的處理器，更何況商用係統！在此背景下，以往靠單個處理器自身處理能力的提升所帶來的軟件計算性能提升的那種“免費午餐”已不復存在，這使得多綫程編程在充分利用計算資源、提高軟件服務質量方麵扮演瞭越來越重要的角色。故而，掌握多綫程編程技能對廣大開發人員的重要性亦由此可見一斑。本書以基本概念、原理與方法為主綫，輔以豐富的實戰案例和生活化實例，並從Java虛擬機、操作係統和硬件多個層次與角度齣發，循序漸進、係統地介紹Java平颱下的多綫程編程核心技術及相關工具。

作者簡介

黃文海，2004年開始從事軟件開發工作，近幾年從事軟件項目管理工作。在其工作過程中積纍瞭豐富的技術指導經驗和企業內部培訓經驗。曾在InfoQ中文站和IBM developerWorks上發錶過十幾篇技術、項目管理文章。

目錄

目錄

第一部分 多綫程編程基礎
第1章 走近Java世界中的綫程 2
1．1 進程、綫程與任務 2
1．2 多綫程編程簡介 4
1．2．1 什麼是多綫程編程 4
1．2．2 為什麼使用多綫程 4
1．3 Java綫程API簡介 5
1．3．1 綫程的創建、啓動與運行 5
1．3．2 Runnable接口 9
1．3．3 綫程屬性 12
1．3．4 Thread類的常用方法 14
1．3．5 Thread類的一些廢棄方法 16
1．4 無處不在的綫程 17
1．5 綫程的層次關係 19
1．6 綫程的生命周期狀態 21
1．7 綫程的監視 22
1．8 多綫程編程簡單運用實例 26
*1．9 多綫程編程的優勢和風險 27
1．10 本章小結 29
第2章 多綫程編程的目標與挑戰 31
2．1 串行、並發與並行 31
2．2 競態 33
2．2．1 二維錶分析法：解釋競態的結果 37
2．2．2 競態的模式與競態産生的條件 39
2．3 綫程安全性 42
2．4 原子性 43
2．5 可見性 49
2．6 有序性 56
2．6．1 重排序的概念 56
2．6．2 指令重排序 57
2．6．3 存儲子係統重排序 63
2．6．4 貌似串行語義 66
2．6．5 保證內存訪問的順序性 68
2．7 上下文切換 69
2．7．1 上下文切換及其産生原因 69
2．7．2 上下文切換的分類及具體誘因 70
2．7．3 上下文切換的開銷和測量 71
2．8 綫程的活性故障 73
2．9 資源爭用與調度 74
2．10 本章小結 77
第3章 Java綫程同步機製 80
3．1 綫程同步機製簡介 80
3．2 鎖概述 81
3．2．1 鎖的作用 82
3．2．2 與鎖相關的幾個概念 84
3．2．3 鎖的開銷及其可能導緻的問題 86
3．3 內部鎖：synchronized關鍵字 86
3．4 顯式鎖：Lock接口 89
3．4．1 顯式鎖的調度 91
3．4．2 顯式鎖與內部鎖的比較 92
3．4．3 內部鎖還是顯式鎖：鎖的選用 95
*3．4．4 改進型鎖：讀寫鎖 95
3．5 鎖的適用場景 99
3．6 綫程同步機製的底層助手：內存屏障 99
*3．7 鎖與重排序 102
3．8 輕量級同步機製：volatile關鍵字 105
3．8．1 volatile的作用 105
3．8．2 volatile變量的開銷 111
3．8．3 volatile的典型應用場景與實戰案例 111
3．9 實踐：正確實現看似簡單的單例模式 120
3．10 CAS與原子變量 126
3．10．1 CAS 127
3．10．2 原子操作工具：原子變量類 129
3．11 對象的發布與逸齣 135
3．11．1 對象的初始化安全：重訪final與static 137
3．11．2 安全發布與逸齣 142
3．12 本章小結 143
第4章 牛刀小試：玩轉綫程 148
4．1 挖掘可並發點 148
4．2 新戰場上的老武器：分而治之 148
4．3 基於數據的分割實現並發化 149
4．4 基於任務的分割實現並發化 158
4．4．1 按任務的資源消耗屬性分割 159
4．4．2 實戰案例的啓發 169
4．4．3 按處理步驟分割 171
4．5 閤理設置綫程數 172
4．5．1 Amdahl＇s定律 172
4．5．2 綫程數設置的原則 173
4．6 本章小結 177
第5章 綫程間協作 179
5．1 等待與通知：wait/notify 179
5．1．1 wait/notify的作用與用法 180
5．1．2 wait/notify的開銷及問題 188
5．1．3 Object．notify()/notifyAll()的選用 191
*5．1．4 wait/notify與Thread．join() 191
5．2 Java條件變量 192
5．3 倒計時協調器：CountDownLatch 198
5．4 柵欄（CyclicBarrier） 203
5．5 生産者―消費者模式 210
5．5．1 阻塞隊列 213
5．5．2 限購：流量控製與信號量（Semaphore） 216
*5．5．3 管道：綫程間的直接輸齣與輸入 218
5．5．4 一手交錢，一手交貨：雙緩衝與Exchanger 221
5．5．5 一個還是一批：産品的粒度 223
5．5．6 再探綫程與任務之間的關係 224
5．6 對不起，打擾一下：綫程中斷機製 225
5．7 綫程停止：看似簡單，實則不然 228
5．7．1 生産者―消費者模式中的綫程停止 233
5．7．2 實踐：Web應用中的綫程停止 233
5．8 本章小結 236
第6章 保障綫程安全的設計技術 240
*6．1 Java運行時存儲空間 240
6．2 大公無私：無狀態對象 243
6．3 以“不變”應萬變：不可變對象 248
6．4 我有我地盤：綫程特有對象 254
6．4．1 綫程特有對象可能導緻的問題及其規避 258
6．4．2 綫程特有對象的典型應用場景 264
6．5 裝飾器模式 265
6．6 並發集閤 267
6．7 本章小結 270
第7章 綫程的活性故障 273
7．1 鷸蚌相爭：死鎖 273
7．1．1 死鎖的檢測 274
7．1．2 死鎖産生的條件與規避 283
7．1．3 死鎖的恢復 296
7．2 沉睡不醒的睡美人：鎖死 301
7．2．1 信號丟失鎖死 301
7．2．2 嵌套監視器鎖死 301
7．3 巧婦難為無米之炊：綫程飢餓 307
7．4 屢戰屢敗，屢敗屢戰：活鎖 307
7．5 本章小結 308
第8章 綫程管理 310
8．1 綫程組 310
8．2 可靠性：綫程的未捕獲異常與監控 311
8．3 有組織有紀律：綫程工廠 316
8．4 綫程的暫掛與恢復 318
8．5 綫程的高效利用：綫程池 320
8．5．1 任務的處理結果、異常處理與取消 326
8．5．2 綫程池監控 329
8．5．3 綫程池死鎖 330
8．5．4 工作者綫程的異常終止 330
8．6 本章小結 331
第9章 Java異步編程 333
9．1 同步計算與異步計算 333
9．2 Java Executor框架 336
9．2．1 實用工具類Executors 337
9．2．2 異步任務的批量執行：CompletionService 339
9．3 異步計算助手：FutureTask 344
9．3．1 實踐：實現XML文檔的異步解析 345
9．3．2 可重復執行的異步任務 349
9．4 計劃任務 352
9．5 本章小結 358
第10章 Java多綫程程序的調試與測試 360
10．1 多綫程程序的調試技巧 360
10．1．1 使用監視點 360
10．1．2 設置暫掛策略 361
10．2 多綫程程序的測試 363
10．2．1 可測試性 364
10．2．2 靜態檢查工具：FindBugs 369
10．2．3 多綫程程序的代碼復審 370
10．2．4 多綫程程序的單元測試：JCStress 372
10．3 本章小結 375
第二部分 多綫程編程進階
第11章 多綫程編程的硬件基礎與Java內存模型 378
11．1 填補處理器與內存之間的鴻溝：高速緩存 378
11．2 數據世界的交通規則：緩存一緻性協議 382
11．3 硬件緩衝區：寫緩衝器與無效化隊列 386
11．3．1 存儲轉發 388
11．3．2 再探內存重排序 388
11．3．3 再探可見性 391
11．4 基本內存屏障 392
11．5 Java同步機製與內存屏障 395
11．5．1 volatile關鍵字的實現 395
11．5．2 synchronized關鍵字的實現 397
11．5．3 Java虛擬機對內存屏障使用的優化 398
11．5．4 final關鍵字的實現 398
11．6 Java內存模型 399
11．6．1 什麼是Java內存模型 400
11．6．2 happen(s)-before關係 401
11．6．3 再探對象的安全發布 407
11．6．4 JSR 133 411
11．7 共享變量與性能 411
11．8 本章小結 411

第12章 Java多綫程程序的性能調校 415
12．1 Java虛擬機對內部鎖的優化 415
12．1．1 鎖消除 415
12．1．2 鎖粗化 417
12．1．3 偏嚮鎖 419
12．1．4 適應性鎖 420
12．2 優化對鎖的使用 421
12．2．1 鎖的開銷與鎖爭用監視 421
12．2．2 使用可參數化鎖 424
12．2．3 減小臨界區的長度 428
12．2．4 減小鎖的粒度 432
12．2．5 考慮鎖的替代品 438
12．3 減少係統內耗：上下文切換 438
12．4 多綫程編程的“三十六計”：多綫程設計模式 440
12．5 性能的隱形殺手：僞共享 441
12．5．1 Java對象內存布局 442
12．5．2 僞共享的偵測與消除 445
12．6 本章小結 454
Web參考資源 457
參考文獻 463

前言/序言

隨著現代處理器的生産工藝從提升處理器主頻頻率轉嚮多核化，即在一塊芯片上集成多個處理器內核（Core），多核處理器（Multicore Processor）離我們越來越近瞭——如今就連智能手機這樣的消費類設備都已配備瞭4核乃至8核的處理器，更何況商用係統！在此背景下，以往靠單個處理器自身處理能力的提升所帶來的軟件計算性能提升的那種“免費午餐”已不復存在，這使得多綫程編程在充分利用計算資源、提高軟件服務質量方麵扮演瞭越來越重要的角色。故而，掌握多綫程編程技能對廣大開發人員的重要性亦由此可見一斑。

本書內容及特色

本書以基本概念、原理與方法為主綫，輔以豐富的實戰案例和生活化實例，並從Java虛擬機、操作係統和硬件多個層次與角度齣發，循序漸進、係統地介紹Java平颱下的多綫程編程核心技術及相關工具。

脈絡清晰、循序漸進和係統性介紹。全書圍繞多綫程編程所要解決的問題（所要實現的目標）及其麵臨的各種挑戰，由此展開介紹多綫程編程中的相關概念、原理與技術。本書以先介紹相關問題及背景再給齣相應的解決方案的方式來講解新的概念、知識。並且，本書對概念、原理與技術的講解會適當地深入到Java虛擬機、操作係統和硬件這三個層次與角度，而不僅僅停留在Java語言層麵。全書章節是按照知識間的內在聯係並依照認知程度上的由淺至深的順序組織的。

以基本概念、原理與方法為主綫。本書既注重實戰又注重理論對實踐的指導作用。本書以多綫程編程的基本概念、原理與方法為主綫，將Java平颱中與多綫程編程相關的關鍵字、Java標準庫類（API）等知識串在其上進行講解，並在講解過程中適當穿插相關工具的介紹。本書在介紹相關Java標準庫類時，不僅僅介紹其API，還適當介紹其內部實現原理與實戰注意事項。

輔以豐富的實戰案例和生活化實例。本書配有豐富的實戰案例，這些案例的配套源碼都是可以實際運行的，以便讀者進行實驗。本書在介紹一些概念和原理的時候往往輔以一些生活化實例以增加讀者的感性認識，降低理解難度。

答疑解惑。本書講解過程中會穿插一些“擴展閱讀”的內容，這部分內容以問答的形式來對多綫程編程的初學者在學習和工作過程中經常遇到的一些疑惑和問題進行解答。

本書一共分為12章，各章的主要內容如下。

第1章主要介紹綫程及多綫程編程這兩個基本概念，以及Java平颱的綫程API，並通過一個實戰案例使讀者對多綫程編程有個初步和感性的認識。

第2章主要介紹多綫程編程所要實現的目標及其麵臨的挑戰。明確多綫程編程的目標有助於我們在實踐中做到有的放矢，掌握多綫程編程所麵臨的挑戰使得我們在學習本書後續內容時能夠做到知其然而且知其所以然。

第3章主要介紹Java平颱所提供的能夠用於應對多綫程編程所麵臨的部分挑戰的一些關鍵字和標準庫類（API），以及這些關鍵字和API的性能開銷、適用場景及注意事項。

第4章通過實戰案例介紹具體如何玩轉綫程以實現多綫程編程的目標，並通過這些實戰案例展開介紹多綫程編程實踐中的一些實際問題及應對措施。

第5章主要介紹綫程與綫程之間通過哪些常見的協作形式來實現多綫程編程的目標以及Java所支持的相應標準庫類。

第6章主要從軟件設計的角度齣發介紹應對多綫程編程所麵臨的一些挑戰的常見技術。

第7章主要介紹多綫程程序可能産生的一些常見的具有隱蔽性的故障以及相應的規避措施。

第8章主要介紹在多綫程編程中如何更加有效和有效率地使用綫程。

第9章主要從計算模型的角度齣發介紹多綫程編程中如何利用綫程來提高軟件的吞吐率和響應性。

第10章主要介紹Java平颱中多綫程程序的調試技巧與測試手段。

第11章主要介紹多綫程編程的硬件基礎以及Java平颱為屏蔽不同硬件平颱的差異而進行的抽象（Java內存模型）。

第12章結閤實戰案例介紹與Java平颱中的多綫程程序緊密相關的常用性能優化方法與技術。

目標讀者

本書適閤有一定Java語言基礎的讀者作為入門多綫程編程之用，也適閤有一定多綫程編程經驗的讀者作為重新梳理知識結構以提升認知層次和參考之用。

本書約定

1．對於標題中帶星號（*）的小節，讀者可以選擇先瀏覽一下章節標題就跳過它，之後在閱讀後續內容遇到問題時再迴頭來閱讀相應的小節。

2．斜體格式的方法名錶示相應方法為靜態方法，例如System.currentTimeMillis()（其中，方法名currentTimeMillis的字體格式為斜體）。非斜體格式的方法名錶示相應方法為相應類的實例方法，例如StringBuilder.append(String)或者StringBuilder.append(String str)均錶示類StringBuilder的實例方法append。本書有時候也會省略方法中的形式參數列錶。

3．本書用“/”作為分隔符來錶示同一個類的多個方法。例如，StringBuilder.append (String)/toString()錶示StringBuilder的append方法和toString方法。

4．本書所指的Java虛擬機（JVM）如無特彆說明均特指Oracle公司的HotSpot Java虛擬機。

5．就HotSpot Java虛擬機而言，JIT（Just In Time）編譯器是該Java虛擬機的一部分，因此本書有時候並不嚴格區分Java虛擬機和JIT編譯器。

6．本書涉及的命令如無特彆說明均指Linux平颱下的命令。

如何閱讀本書

本書講解過程中會涉及一些與多綫程編程緊密相關的硬件知識，如果讀者對這些知識不太熟悉，可以在閱讀過程中參考或者直接先行閱讀本書第11章前4節的內容。

讀者也可以先閱讀完本書前4章的內容，接著就開始集中實踐。然後邊實踐邊閱讀本書的後續章節，或者在實踐過程中遇到問題時再參考本書後續章節的內容。當然，這種閱讀方法主要是便於讀者盡快上手，並不是說本書後續章節的內容無足輕重。

學習一門新的技術、語言的一個行之有效的方法就是邊學習邊思考、帶著問題在學習過程中尋找答案。因此，本書講解過程中會穿插一些“擴展閱讀”的內容，這些內容多涉及新手在學習多綫程編程過程中經常會遇到的一些疑惑和問題。盡管如此，這並不能代替讀者自己主動思考並從書中或者其他途徑尋找答案。

本書介紹瞭Java標準庫中與多綫程編程緊密相關的一些類，但是這些內容並不能取代讀者親自閱讀Java的API文檔。

讀者在閱讀本書過程中遇到問題或者有任何建議時，可以通過微信公眾號VChannel與作者聯係。

讀者服務

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難得的好書，不錯?

買瞭好幾本多綫程的書籍，一看目錄就感覺如獲至寶！

挺厚的一本書，內容很豐富，缺點就是目錄排版比較醜，裏麵的內容有點各處摘抄的感覺

我是一種感覺叫做愛情故事

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