Java多线程编程实战指南（核心篇）

随着现代处理器的生产工艺从提升处理器主频频率转向多核化，即在一块芯片上集成多个处理器内核（Core），多核处理器（Multicore Processor）离我们越来越近了——如今就连智能手机这样的消费类设备都已配备了4核乃至8核的处理器，更何况商用系统！在此背景下，以往靠单个处理器自身处理能力的提升所带来的软件计算性能提升的那种“免费午餐”已不复存在，这使得多线程编程在充分利用计算资源、提高软件服务质量方面扮演了越来越重要的角色。故而，掌握多线程编程技能对广大开发人员的重要性亦由此可见一斑。本书以基本概念、原理与方法为主线，辅以丰富的实战案例和生活化实例，并从Java虚拟机、操作系统和硬件多个层次与角度出发，循序渐进、系统地介绍Java平台下的多线程编程核心技术及相关工具。

黄文海，2004年开始从事软件开发工作，近几年从事软件项目管理工作。在其工作过程中积累了丰富的技术指导经验和企业内部培训经验。曾在InfoQ中文站和IBM developerWorks上发表过十几篇技术、项目管理文章。

目录
第一部分 多线程编程基础
第1章 走近Java世界中的线程2
1.1 进程、线程与任务2
1.2 多线程编程简介4
1.2.1 什么是多线程编程4
1.2.2 为什么使用多线程4
1.3 Java线程API简介5
1.3.1 线程的创建、启动与运行5
1.3.2 Runnable接口9
1.3.3 线程属性12
1.3.4 Thread类的常用方法14
1.3.5 Thread类的一些废弃方法16
1.4 无处不在的线程17
1.5 线程的层次关系19
1.6 线程的生命周期状态21
1.7 线程的监视22
1.8 多线程编程简单运用实例26
*1.9 多线程编程的优势和风险27
1.10 本章小结29
第2章 多线程编程的目标与挑战31
2.1 串行、并发与并行31
2.2 竞态33
2.2.1 二维表分析法：解释竞态的结果37
2.2.2 竞态的模式与竞态产生的条件39
2.3 线程安全性42
2.4 原子性43
2.5 可见性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 存储子系统重排序63
2.6.4 貌似串行语义66
2.6.5 保证内存访问的顺序性68
2.7 上下文切换69
2.7.1 上下文切换及其产生原因69
2.7.2 上下文切换的分类及具体诱因70
2.7.3 上下文切换的开销和测量71
2.8 线程的活性故障73
2.9 资源争用与调度74
2.10 本章小结77
第3章 Java线程同步机制80
3.1 线程同步机制简介80
3.2 锁概述81
3.2.1 锁的作用82
3.2.2 与锁相关的几个概念84
3.2.3 锁的开销及其可能导致的问题86
3.3 内部锁：synchronized关键字86
3.4 显式锁：Lock接口89
3.4.1 显式锁的调度91
3.4.2 显式锁与内部锁的比较92
3.4.3 内部锁还是显式锁：锁的选用95
*3.4.4 改进型锁：读写锁95
3.5 锁的适用场景99
3.6 线程同步机制的底层助手：内存屏障99
*3.7 锁与重排序102
3.8 轻量级同步机制：volatile关键字105
3.8.1 volatile的作用105
3.8.2 volatile变量的开销111
3.8.3 volatile的典型应用场景与实战案例111
3.9 实践：正确实现看似简单的单例模式120
3.10 CAS与原子变量126
3.10.1 CAS127
3.10.2 原子操作工具：原子变量类129
3.11 对象的发布与逸出135
3.11.1 对象的初始化安全：重访final与static137
3.11.2 安全发布与逸出142
3.12 本章小结143
第4章 牛刀小试：玩转线程148
4.1 挖掘可并发点148
4.2 新战场上的老武器：分而治之148
4.3 基于数据的分割实现并发化149
4.4 基于任务的分割实现并发化158
4.4.1 按任务的资源消耗属性分割159
4.4.2 实战案例的启发169
4.4.3 按处理步骤分割171
4.5 合理设置线程数172
4.5.1 Amdahl＇s定律172
4.5.2 线程数设置的原则173
4.6 本章小结177
第5章 线程间协作179
5.1 等待与通知：wait/notify179
5.1.1 wait/notify的作用与用法180
5.1.2 wait/notify的开销及问题188
5.1.3 Object.notify()/notifyAll()的选用191
*5.1.4 wait/notify与Thread.join()191
5.2 Java条件变量192
5.3 倒计时协调器：CountDownLatch198
5.4 栅栏（CyclicBarrier）203
5.5 生产者—消费者模式210
5.5.1 阻塞队列213
5.5.2 限购：流量控制与信号量（Semaphore）216
*5.5.3 管道：线程间的直接输出与输入218
5.5.4 一手交钱，一手交货：双缓冲与Exchanger221
5.5.5 一个还是一批：产品的粒度223
5.5.6 再探线程与任务之间的关系224
5.6 对不起，打扰一下：线程中断机制225
5.7 线程停止：看似简单，实则不然228
5.7.1 生产者—消费者模式中的线程停止233
5.7.2 实践：Web应用中的线程停止233
5.8 本章小结236
第6章 保障线程安全的设计技术240
*6.1 Java运行时存储空间240
6.2 大公无私：无状态对象243
6.3 以“不变”应万变：不可变对象248
6.4 我有我地盘：线程特有对象254
6.4.1 线程特有对象可能导致的问题及其规避258
6.4.2 线程特有对象的典型应用场景264
6.5 装饰器模式265
6.6 并发集合267
6.7 本章小结270
第7章 线程的活性故障273
7.1 鹬蚌相争：死锁273
7.1.1 死锁的检测274
7.1.2 死锁产生的条件与规避283
7.1.3 死锁的恢复296
7.2 沉睡不醒的睡美人：锁死301
7.2.1 信号丢失锁死301
7.2.2 嵌套监视器锁死301
7.3 巧妇难为无米之炊：线程饥饿307
7.4 屡战屡败，屡败屡战：活锁307
7.5 本章小结308
第8章 线程管理310
8.1 线程组310
8.2 可靠性：线程的未捕获异常与监控311
8.3 有组织有纪律：线程工厂316
8.4 线程的暂挂与恢复318
8.5 线程的高效利用：线程池320
8.5.1 任务的处理结果、异常处理与取消326
8.5.2 线程池监控329
8.5.3 线程池死锁330
8.5.4 工作者线程的异常终止330
8.6 本章小结331
第9章 Java异步编程333
9.1 同步计算与异步计算333
9.2 Java Executor框架336
9.2.1 实用工具类Executors337
9.2.2 异步任务的批量执行：CompletionService339
9.3 异步计算助手：FutureTask344
9.3.1 实践：实现XML文档的异步解析345
9.3.2 可重复执行的异步任务349
9.4 计划任务352
9.5 本章小结358
第10章 Java多线程程序的调试与测试360
10.1 多线程程序的调试技巧360
10.1.1 使用监视点360
10.1.2 设置暂挂策略361
10.2 多线程程序的测试363
10.2.1 可测试性364
10.2.2 静态检查工具：FindBugs369
10.2.3 多线程程序的代码复审370
10.2.4 多线程程序的单元测试：JCStress372
10.3 本章小结375
第二部分 多线程编程进阶
第11章 多线程编程的硬件基础与Java内存模型378
11.1 填补处理器与内存之间的鸿沟：高速缓存378
11.2 数据世界的交通规则：缓存一致性协议382
11.3 硬件缓冲区：写缓冲器与无效化队列386
11.3.1 存储转发388
11.3.2 再探内存重排序388
11.3.3 再探可见性391
11.4 基本内存屏障392
11.5 Java同步机制与内存屏障395
11.5.1 volatile关键字的实现395
11.5.2 synchronized关键字的实现397
11.5.3 Java虚拟机对内存屏障使用的优化398
11.5.4 final关键字的实现398
11.6 Java内存模型399
11.6.1 什么是Java内存模型400
11.6.2 happen(s)-before关系401
11.6.3 再探对象的安全发布407
11.6.4 JSR 133411
11.7 共享变量与性能411
11.8 本章小结411
第12章 Java多线程程序的性能调校415
12.1 Java虚拟机对内部锁的优化415
12.1.1 锁消除415
12.1.2 锁粗化417
12.1.3 偏向锁419
12.1.4 适应性锁420
12.2 优化对锁的使用421
12.2.1 锁的开销与锁争用监视421
12.2.2 使用可参数化锁424
12.2.3 减小临界区的长度428
12.2.4 减小锁的粒度432
12.2.5 考虑锁的替代品438
12.3 减少系统内耗：上下文切换438
12.4 多线程编程的“三十六计”：多线程设计模式440
12.5 性能的隐形杀手：伪共享441
12.5.1 Java对象内存布局442
12.5.2 伪共享的侦测与消除445
12.6 本章小结454
Web参考资源457
参考文献463