Java並發實現原理：JDK源碼剖析

《Java並發實現原理：JDK源碼剖析》是2020年3月電子工業出版社出版的圖書，作者是余春龍。

基本介紹

• 中文名：Java並發實現原理：JDK源碼剖析
• 作者：余春龍
• 出版時間：2020年3月
• 出版社：電子工業出版社
• 頁數：256 頁
• ISBN：9787121379727
• 定價：89 元
• 開本：16 開

內容簡介

本書全面而系統地剖析了Java Concurrent包中的每一個部分，對並發的實現原理進行了深刻的探討。全書分為8章，第1章從最基礎的多執行緒知識講起，理清多執行緒中容易誤解的知識點，探究背後的原理，包括記憶體重排序、happen-before、記憶體屏障等；第2~8章，從簡單到複雜，逐個剖析Concurrent包的每個部分，包括原子類、鎖、同步工具類、並發容器、執行緒池、ForkJoinPool、CompletableFuture共7個部分。本書遵循層層遞進的邏輯，後一章建立在前一章的知識點基礎之上，建議讀者由淺入深，逐步深入閱讀。本書適合有一定Java開發經驗的工程師、架構師閱讀。通過本書，讀者可以對多執行緒編程形成一個“深刻而直觀”的認識，而不是再僅僅停留在概念和理論層面。

圖書目錄

第1章 多執行緒基礎 / 1

1.1 執行緒的優雅關閉 / 1

1.1.1 stop與destory函式 / 1

1.1.2 守護執行緒 / 1

1.1.3 設定關閉的標誌位 / 2

1.2 InterruptedException與interrupt( )函式 / 3

1.2.1 什麼情況下會拋出Interrupted異常 / 3

1.2.2 輕量級阻塞與重量級阻塞 / 4

1.2.3 t.isInterrupted( )與Thread.interrupted( )的區別 / 5

1.3 synchronized關鍵字 / 5

1.3.1 鎖的對象是什麼 / 5

1.3.2 鎖的本質是什麼 / 6

1.3.3 synchronized實現原理 / 7

1.4 wait與notify / 7

1.4.1 生產者?消費者模型 / 7

1.4.2 為什麼必須和synchornized一起使用 / 8

1.4.3 為什麼wait( )的時候必須釋放鎖 / 9

1.4.4 wait( )與notify( )的問題 / 10

1.5 volatile關鍵字 / 11

1.5.1 64位寫入的原子性（Half Write） / 11

1.5.2 記憶體可見性 / 11

1.5.3 重排序：DCL問題 / 12

1.6 JMM與happen-before / 13

1.6.1 為什麼會存在“記憶體可見性”問題 / 13

1.6.2 重排序與記憶體可見性的關係 / 15

1.6.3 as-if-serial語義 / 16

1.6.4 happen-before是什麼 / 17

1.6.5 happen-before的傳遞性 / 18

1.6.6 C++中的volatile關鍵字 / 19

1.6.7 JSR-133對volatile語義的增強 / 20

1.7 記憶體屏障 / 20

1.7.1 Linux中的記憶體屏障 / 21

1.7.2 JDK中的記憶體屏障 / 23

1.7.3 volatile實現原理 / 24

1.8 final關鍵字 / 25

1.8.1 構造函式溢出問題 / 25

1.8.2 final的happen-before語義 / 26

1.8.3 happen-before規則總結 / 26

1.9 綜合套用：無鎖編程 / 27

1.9.1 一寫一讀的無鎖佇列：記憶體屏障 / 27

1.9.2 一寫多讀的無鎖佇列：volatile關鍵字 / 27

1.9.3 多寫多讀的無鎖佇列：CAS / 28

1.9.4 無鎖棧 / 28

1.9.5 無鎖鍊表 / 28

第2章 Atomic類 / 29

2.1 AtomicInteger和AtomicLong / 29

2.1.1 悲觀鎖與樂觀鎖 / 31

2.1.2 Unsafe 的CAS詳解 / 31

2.1.3 自旋與阻塞 / 32

2.2 AtomicBoolean和AtomicReference / 33

2.2.1 為什麼需要AtomicBoolean / 33

2.2.2 如何支持boolean和double類型 / 33

2.3 AtomicStampedReference和AtomicMarkable Reference / 34

2.3.1 ABA問題與解決辦法 / 34

2.3.2 為什麼沒有AtomicStampedInteger或AtomictStampedLong / 35

2.3.3 AtomicMarkableReference / 36

2.4 AtomicIntegerFieldUpdater、AtomicLongFieldUpdater和AtomicReferenceField Updater / 37

2.4.1 為什麼需要AtomicXXXFieldUpdater / 37

2.4.2 限制條件 / 38

2.5 AtomicIntegerArray、AtomicLongArray和

AtomicReferenceArray / 38

2.5.1 使用方式 / 38

2.5.2 實現原理 / 39

2.6 Striped64與LongAdder / 40

2.6.1 LongAdder原理 / 40

2.6.2 最終一致性 / 41

2.6.3 偽共享與快取行填充 / 42

2.6.4 LongAdder核心實現 / 43

2.6.5 LongAccumulator / 47

2.6.6 DoubleAdder與DoubleAccumulator / 47

第3章 Lock與Condition / 49

3.1 互斥鎖 / 49

3.1.1 鎖的可重入性 / 49

3.1.2 類繼承層次 / 49

3.1.3 鎖的公平性vs.非公平性 / 51

3.1.4 鎖實現的基本原理 / 51

3.1.5 公平與非公平的lock( )實現差異 / 53

3.1.6 阻塞佇列與喚醒機制 / 55

3.1.7 unlock( )實現分析 / 58

3.1.8 lockInterruptibly( )實現分析 / 59

3.1.9 tryLock( )實現分析 / 60

3.2 讀寫鎖 / 60

3.2.1 類繼承層次 / 60

3.2.2 讀寫鎖實現的基本原理 / 61

3.2.3 AQS的兩對模板方法 / 62

3.2.4 WriteLock公平vs.非公平實現 / 65

3.2.5 ReadLock公平vs.非公平實現 / 67

3.3 Condition / 68

3.3.1 Condition與Lock的關係 / 68

3.3.2 Condition的使用場景 / 69

3.3.3 Condition實現原理 / 71

3.3.4 await( )實現分析 / 72

3.3.5 awaitUninterruptibly( )實現分析 / 73

3.3.6 notify( )實現分析 / 74

3.4 StampedLock / 75

3.4.1 為什麼引入StampedLock / 75

3.4.2 使用場景 / 75

3.4.3 “樂觀讀”的實現原理 / 77

3.4.4 悲觀讀/寫：“阻塞”與“自旋”策略實現差異 / 78

第4章 同步工具類 / 83

4.1 Semaphore / 83

4.2 CountDownLatch / 84

4.2.1 CountDownLatch使用場景 / 84

4.2.2 await( )實現分析 / 85

4.2.3 countDown( )實現分析 / 85

4.3 CyclicBarrier / 86

4.3.1 CyclicBarrier使用場景 / 86

4.3.2 CyclicBarrier實現原理 / 87

4.4 Exchanger / 90

4.4.1 Exchanger使用場景 / 90

4.4.2 Exchanger 實現原理 / 91

4.4.3 exchange(V x)實現分析 / 92

4.5 Phaser / 94

4.5.1 用Phaser替代CyclicBarrier和CountDownLatch / 94

4.5.2 Phaser新特性 / 95

4.5.3 state變數解析 / 96

4.5.4 阻塞與喚醒（Treiber Stack） / 98

4.5.5 arrive( )函式分析 / 99

4.5.6 awaitAdvance( )函式分析 / 101

第5章 並發容器 / 104

5.1 BlockingQueue / 104

5.1.1 ArrayBlockingQueue / 105

5.1.2 LinkedBlockingQueue / 106

5.1.3 PriorityBlockingQueue / 109

5.1.4 DelayQueue / 111

5.1.5 SynchronousQueue / 113

5.2 BlockingDeque / 121

5.3 CopyOnWrite / 123

5.3.1 CopyOnWriteArrayList / 123

5.3.2 CopyOnWriteArraySet / 124

5.4 ConcurrentLinkedQueue/ Deque / 125

5.5 ConcurrentHashMap / 130

5.5.1 JDK 7中的實現方式 / 130

5.5.2 JDK 8中的實現方式 / 138

5.6 ConcurrentSkipListMap/Set / 152

5.6.1 ConcurrentSkipListMap / 153

5.6.2 ConcurrentSkipListSet / 162

第6章 執行緒池與Future / 163

6.1 執行緒池的實現原理 / 163

6.2 執行緒池的類繼承體系 / 164

6.3 ThreadPoolExecutor / 165

6.3.1 核心數據結構 / 165

6.3.2 核心配置參數解釋 / 165

6.3.3 執行緒池的優雅關閉 / 167

6.3.4 任務的提交過程分析 / 172

6.3.5 任務的執行過程分析 / 174

6.3.6 執行緒池的4種拒絕策略 / 179

6.4 Callable與Future / 180

6.5 ScheduledThreadPool Executor / 183

6.5.1 延遲執行和周期性執行的原理 / 184

6.5.2 延遲執行 / 184

6.5.3 周期性執行 / 185

6.6 Executors工具類 / 188

第7章 ForkJoinPool / 190

7.1 ForkJoinPool用法 / 190

7.2 核心數據結構 / 193

7.3 工作竊取佇列 / 195

7.4 ForkJoinPool狀態控制 / 198

7.4.1 狀態變數ctl解析 / 198

7.4.2 阻塞棧Treiber Stack / 200

7.4.3 ctl變數的初始值 / 201

7.4.4 ForkJoinWorkerThread狀態與個數分析 / 201

7.5 Worker執行緒的阻塞-喚醒機制 / 202

7.5.1 阻塞–入棧 / 202

7.5.2 喚醒–出棧 / 204

7.6 任務的提交過程分析 / 205

7.6.1 內部提交任務pushTask / 206

7.6.2 外部提交任務

addSubmission / 206

7.7 工作竊取算法：任務的執行過程分析 / 207

7.7.1 順序鎖 SeqLock / 209

7.7.2 scanGuard解析 / 210

7.8 ForkJoinTask的fork/join / 212

7.8.1 fork / 213

7.8.2 join的層層嵌套 / 213

7.9 ForkJoinPool的優雅關閉 / 222

7.9.1 關鍵的terminate變數 / 222

7.9.2 shutdown( )與shutdownNow( )的區別 / 223

第8章 CompletableFuture / 226

8.1 CompletableFuture用法 / 226

8.1.1 最簡單的用法 / 226

8.1.2 提交任務：runAsync與supplyAsync / 226

8.1.3 鏈式的CompletableFuture：thenRun、thenAccept和thenApply / 227

8.1.4 CompletableFuture的組合：thenCompose與thenCombine / 229

8.1.5 任意個CompletableFuture的組合 / 231

8.2 四種任務原型 / 233

8.3 CompletionStage接口 / 233

8.4 CompletableFuture內部原理 / 234

8.4.1 CompletableFuture的構造：ForkJoinPool / 234

8.4.2 任務類型的適配 / 235

8.4.3 任務的鏈式執行過程分析 / 237

8.4.4 thenApply與thenApplyAsync的區別 / 241

8.5 任務的網狀執行：有向無環圖 / 242

8.6 allOf內部的計算圖分析 / 244