Java高并发核心编程 卷2

前言
自序
第1章 多线程原理与实战 1
1.1 两个技术面试故事 1
1.2 无处不在的进程和线程 2
1.2.1 进程的基本原理 3
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前言
自序
第1章 多线程原理与实战 1
1.1 两个技术面试故事 1
1.2 无处不在的进程和线程 2
1.2.1 进程的基本原理 3
1.2.2 线程的基本原理 5
1.2.3 进程与线程的区别 8
1.3 创建线程的4种方法 8
1.3.1 Thread类详解 8
1.3.2 创建一个空线程 10
1.3.3 线程创建方法一：继承Thread类创建线程类 12
1.3.4 线程创建方法二：实现Runnable接口创建线程目标类 13
1.3.5 优雅创建Runnable线程目标类的两种方式 16
1.3.6 通过实现Runnable接口的方式创建线程目标类的优缺点 18
1.3.7 线程创建方法三：使用Callable和FutureTask创建线程 23
1.3.8 线程创建方法四：通过线程池创建线程 28
1.4 线程的核心原理 31
1.4.1 线程的调度与时间片 31
1.4.2 线程的优先级 32
1.4.3 线程的生命周期 35
1.4.4 一个线程状态的简单演示案例 37
1.4.5 使用Jstack工具查看线程状态 40
1.5 线程的基本操作 41
1.5.1 线程名称的设置和获取 41
1.5.2 线程的sleep操作 43
1.5.3 线程的interrupt操作 45
1.5.4 线程的join操作 48
1.5.5 线程的yield操作 53
1.5.6 线程的daemon操作 55
1.5.7 线程状态总结 61
1.6 线程池原理与实战 62
1.6.1 JUC的线程池架构 63
1.6.2 Executors的4种快捷创建线程池的方法 65
1.6.3 线程池的标准创建方式 72
1.6.4 向线程池提交任务的两种方式 73
1.6.5 线程池的任务调度流程 77
1.6.6 ThreadFactory（线程工厂） 79
1.6.7 任务阻塞队列 81
1.6.8 调度器的钩子方法 82
1.6.9 线程池的拒绝策略 84
1.6.10 线程池的优雅关闭 87
1.6.11 Executors快捷创建线程池的潜在问题 93
1.7 确定线程池的线程数 97
1.7.1 按照任务类型对线程池进行分类 97
1.7.2 为IO密集型任务确定线程数 98
1.7.3 为CPU密集型任务确定线程数 100
1.7.4 为混合型任务确定线程数 101
1.8 ThreadLocal原理与实战 104
1.8.1 ThreadLocal的基本使用 104
1.8.2 ThreadLocal的使用场景 107
1.8.3 使用ThreadLocal进行线程隔离 108
1.8.4 使用ThreadLocal进行跨函数数据传递 109
1.8.5 ThreadLocal内部结构演进 110
1.8.6 ThreadLocal源码分析 111
1.8.7 ThreadLocalMap源码分析 114
1.8.8 ThreadLocal综合使用案例 119
第2章 Java内置锁的核心原理 123
2.1 线程安全问题 123
2.1.1 自增运算不是线程安全的 123
2.1.2 临界区资源与临界区代码段 126
2.2 synchronized关键字 127
2.2.1 synchronized同步方法 127
2.2.2 synchronized同步块 128
2.2.3 静态的同步方法 130
2.3 生产者-消费者问题 131
2.3.1 生产者-消费者模式 131
2.3.2 一个线程不安全的实现版本 132
2.3.3 一个线程安全的实现版本 139
2.4 Java对象结构与内置锁 140
2.4.1 Java对象结构 141
2.4.2 Mark Word的结构信息 143
2.4.3 使用JOL工具查看对象的布局 145
2.4.4 大小端问题 149
2.4.5 无锁、偏向锁、轻量级锁和重量级锁 150
2.5 偏向锁的原理与实战 152
2.5.1 偏向锁的核心原理 152
2.5.2 偏向锁的演示案例 152
2.5.3 偏向锁的膨胀和撤销 156
2.6 轻量级锁的原理与实战 157
2.6.1 轻量级锁的核心原理 157
2.6.2 轻量级锁的演示案例 158
2.6.3 轻量级锁的分类 161
2.6.4 轻量级锁的膨胀 162
2.7 重量级锁的原理与实战 162
2.7.1 重量级锁的核心原理 162
2.7.2 重量级锁的开销 165
2.7.3 重量级锁的演示案例 166
2.8 偏向锁、轻量级锁与重量级锁的对比 169
2.9 线程间通信 170
2.9.1 线程间通信的定义 170
2.9.2 低效的线程轮询 170
2.9.3 wait方法和notify方法的原理 171
2.9.4 “等待-通知”通信模式演示案例 174
2.9.5 生产者-消费者之间的线程间通信 177
2.9.6 需要在synchronized同步块的内部使用wait和notify 180
第3章 CAS原理与JUC原子类 182
3.1 什么是CAS 182
3.1.1 Unsafe类中的CAS方法 182
3.1.2 使用CAS进行无锁编程 185
3.1.3 使用无锁编程实现轻量级安全自增 186
3.1.4 字段偏移量的计算 189
3.2 JUC原子类 191
3.2.1 JUC中的Atomic原子操作包 191
3.2.2 基础原子类AtomicInteger 192
3.2.3 数组原子类AtomicIntegerArray 194
3.2.4 AtomicInteger线程安全原理 195
3.3 对象操作的原子性 198
3.3.1 引用类型原子类 198
3.3.2 属性更新原子类 200
3.4 ABA问题 201
3.4.1 了解ABA问题 201
3.4.2 ABA问题解决方案 203
3.4.3 使用AtomicStampedReference解决ABA问题 203
3.4.4 使用AtomicMarkableReference解决ABA问题 205
3.5 提升高并发场景下CAS操作的性能 207
3.5.1 以空间换时间：LongAdder 208
3.5.2 LongAdder的原理 211
3.6 CAS在JDK中的广泛应用 218
3.6.1 CAS操作的弊端和规避措施 218
3.6.2 CAS操作在JDK中的应用 219
第4章 可见性与有序性的原理 220
4.1 CPU物理缓存结构 220
4.2 并发编程的三大问题 222
4.2.1 原子性问题 222
4.2.2 可见性问题 223
4.2.3 有序性问题 224
4.3 硬件层的MESI协议原理 227
4.3.1 总线锁和缓存锁 228
4.3.2 MSI协议 230
4.3.3 MESI协议及RFO请求 230
4.3.4 volatile的原理 234
4.4 有序性与内存屏障 237
4.4.1 重排序 237
4.4.2 As-if-Serial规则 238
4.4.3 硬件层面的内存屏障 240
4.5 JMM详解 242
4.5.1 什么是Java内存模型 243
4.5.2 JMM与JVM物理内存的区别 244
4.5.3 JMM的8个操作 246
4.5.4 JMM如何解决有序性问题 248
4.5.5 volatile语义中的内存屏障 250
4.6 Happens-Before规则 251
4.6.1 Happens-Before规则介绍 252
4.6.2 规则1：顺序性规则 252
4.6.3 规则2：volatile规则 252
4.6.4 规则3：传递性规则 255
4.6.5 规则4：监视锁规则 255
4.6.6 规则5：start()规则 256
4.6.7 规则6：join()规则 257
4.7 volatile不具备原子性 258
4.7.1 volatile变量的自增实例 258
4.7.2 volatile变量的复合操作不具备原子性的原理 260
第5章 JUC显式锁的原理与实战 262
5.1 显式锁 262
5.1.1 显式锁Lock接口 263
5.1.2 可重入锁ReentrantLock 264
5.1.3 使用显式锁的模板代码 267
5.1.4 基于显式锁进行“等待-通知”方式的线程间通信 269
5.1.5 LockSupport 273
5.1.6 显式锁的分类 276
5.2 悲观锁和乐观锁 279
5.2.1 悲观锁存在的问题 279
5.2.2 通过CAS实现乐观锁 279
5.2.3 不可重入的自旋锁 280
5.2.4 可重入的自旋锁 281
5.2.5 CAS可能导致“总线风暴” 283
5.2.6 CLH自旋锁 285
5.3 公平锁与非公平锁 293
5.3.1 非公平锁实战 293
5.3.2 公平锁实战 295
5.4 可中断锁与不可中断锁 296
5.4.1 锁的可中断抢占 296
5.4.2 死锁的监测与中断 298
5.5 共享锁与独占锁 302
5.5.1 独占锁 302
5.5.2 共享锁Semaphore 302
5.5.3 共享锁CountDownLatch 306
5.6 读写锁 307
5.6.1 读写锁ReentrantReadWriteLock 308
5.6.2 锁的升级与降级 310
5.6.3 StampedLock 312
第6章 AQS抽象同步器的核心原理 316
6.1 锁与队列的关系 316
6.2 AQS的核心成员 318
6.2.1 状态标志位 318
6.2.2 队列节点类 319
6.2.3 FIFO双向同步队列 321
6.2.4 JUC显式锁与AQS的关系 322
6.2.5 ReentrantLock与AQS的组合关系 322
6.3 AQS中的模板模式 325
6.3.1 模板模式 325
6.3.2 一个模板模式的参考实现 326
6.3.3 AQS的模板流程 329
6.3.4 AQS中的钩子方法 329
6.4 通过AQS实现一把简单的独占锁 331
6.4.1 简单的独占锁的UML类图 331
6.4.2 简单的独占锁的实现 331
6.4.3 SimpleMockLock测试用例 333
6.5 AQS锁抢占的原理 335
6.5.1 显式锁抢占的总体流程 335
6.5.2 AQS模板方法：acquire(arg) 336
6.5.3 钩子实现：tryAcquire(arg) 336
6.5.4 直接入队：addWaiter 337
6.5.5 自旋入队：enq 338
6.5.6 自旋抢占：acquireQueued() 339
6.5.7 挂起预判：shouldParkAfterFailedAcquire() 340
6.5.8 线程挂起：parkAndCheckInterrupt() 342
6.6 AQS的两个关键点：节点的入队和出队 343
6.6.1 节点的自旋入队 343
6.6.2 节点的出队 343
6.7 AQS锁释放的原理 345
6.7.1 SimpleMockLock独占锁的释放流程 345
6.7.2 AQS模板方法：release() 345
6.7.3 钩子实现：tryRelease() 346
6.7.4 唤醒后继：unparkSuccessor() 346
6.8 ReentrantLock的抢锁流程 347
6.8.1 ReentrantLock非公平锁的抢占流程 347
6.8.2 非公平锁的同步器子类 348
6.8.3 非公平抢占的钩子方法：tryAcquire(arg) 349
6.8.4 ReentrantLock公平锁的抢占流程 350
6.8.5 公平锁的同步器子类 350
6.8.6 公平抢占的钩子方法：tryAcquire(arg) 351
6.8.7 是否有后继节点的判断 351
6.9 AQS条件队列 352
6.9.1 Condition基本原理 352
6.9.2 await()等待方法原理 353
6.9.3 signal()唤醒方法原理 355
6.10 AQS的实际应用 356
第7章 JUC容器类 358
7.1 线程安全的同步容器类 358
7.2 JUC高并发容器 360
7.3 CopyOnWriteArrayList 362
7.3.1 CopyOnWriteArrayList的使用 362
7.3.2 CopyOnWriteArrayList的原理 364
7.3.3 CopyOnWriteArrayList 读取操作 366
7.3.4 CopyOnWriteArrayList写入操作 366
7.3.5 CopyOnWriteArrayList的迭代器实现 367
7.4 BlockingQueue 368
7.4.1 BlockingQueue的特点 368
7.4.2 阻塞队列的常用方法 368
7.4.3 常见的BlockingQueue 370
7.4.4 ArrayBlockingQueue的基本使用 372
7.4.5 ArrayBlockingQueue构造器和成员 374
7.4.6 非阻塞式添加元素：add()、offer()方法的原理 376
7.4.7 阻塞式添加元素：put()方法的原理 378
7.4.8 非阻塞式删除元素：poll()方法的原理 380
7.4.9 阻塞式删除元素：take()方法的原理 381
7.4.10 peek()直接返回当前队列的头元素 382
7.5 ConcurrentHashMap 383
7.5.1 HashMap和HashTable的问题 383
7.5.2 JDK 1.7版本ConcurrentHashMap的结构 384
7.5.3 JDK 1.7版本ConcurrentHashMap的核心原理 385
7.5.4 JDK 1.8版本ConcurrentHashMap的结构 393
7.5.5 JDK 1.8版本ConcurrentHashMap的核心原理 395
7.5.6 JDK 1.8版本ConcurrentHashMap的核心源码 398
第8章 高并发设计模式 402
8.1 线程安全的单例模式 402
8.1.1 从饿汉式单例到懒汉式单例 402
8.1.2 使用内置锁保护懒汉式单例 404
8.1.3 双重检查锁单例模式 404
8.1.4 使用双重检查锁+volatile 405
8.1.5 使用静态内部类实现懒汉式单例模式 406
8.2 Master-Worker模式 407
8.2.1 Master-Worker模式的参考实现 408
8.2.2 Netty中Master-Worker模式的实现 413
8.2.3 Nginx中Master-Worker模式的实现 414
8.3 ForkJoin模式 415
8.3.1 ForkJoin模式的原理 415
8.3.2 ForkJoin框架 416
8.3.3 ForkJoin框架使用实战 416
8.3.4 ForkJoin框架的核心API 419
8.3.5 工作窃取算法 421
8.3.6 ForkJoin框架的原理 423
8.4 生产者-消费者模式 423
8.5 Future模式 424
第9章 高并发核心模式之异步回调模式 426
9.1 从泡茶的案例讲起 426
9.2 join：异步阻塞之闷葫芦 427
9.2.1 线程的合并流程 427
9.2.2 调用join()实现异步泡茶喝 427
9.2.3 join()方法详解 429
9.3 FutureTask：异步调用之重武器 430
9.3.1 通过FutureTask获取异步执行结果的步骤 431
9.3.2 使用FutureTask实现异步泡茶喝 431
9.4 异步回调与主动调用 434
9.5 Guava的异步回调模式 435
9.5.1 详解FutureCallback 435
9.5.2 详解ListenableFuture 436
9.5.3 ListenableFuture异步任务 437
9.5.4 使用Guava实现泡茶喝的实例 438
9.5.5 Guava异步回调和Java异步调用的区别 442
9.6 Netty的异步回调模式 442
9.6.1 GenericFutureListener接口详解 443
9.6.2 Netty的Future接口详解 443
9.6.3 ChannelFuture的使用 444
9.6.4 Netty的出站和入站异步回调 444
9.7 异步回调模式小结 445
第10章 CompletableFuture异步回调 446
10.1 CompletableFuture详解 446
10.1.1 CompletableFuture的UML类关系 446
10.1.2 CompletionStage接口 447
10.1.3 使用runAsync和supplyAsync创建子任务 448
10.1.4 设置子任务回调钩子 449
10.1.5 调用handle()方法统一处理异常和结果 451
10.1.6 线程池的使用 452
10.2 异步任务的串行执行 453
10.2.1 thenApply()方法 453
10.2.2 thenRun()方法 455
10.2.3 thenAccept()方法 455
10.2.4 thenCompose()方法 456
10.2.5 4个任务串行方法的区别 458
10.3 异步任务的合并执行 458
10.3.1 thenCombine()方法 458
10.3.2 runAfterBoth()方法 460
10.3.3 thenAcceptBoth()方法 461
10.3.4 allOf()等待所有的任务结束 462
10.4 异步任务的选择执行 463
10.4.1 applyToEither()方法 463
10.4.2 runAfterEither()方法 465
10.4.3 acceptEither()方法 465
10.5 CompletableFuture的综合案例 466
10.5.1 使用CompletableFuture实现泡茶喝实例 466
10.5.2 使用CompletableFuture进行多个RPC调用 468
10.5.3 使用RxJava模拟RPC异步回调 469
· · · · · · (收起)