结构清晰。《实战Java高并发程序设计》一共8章,总体上循序渐进,逐步提升。每一章都各自有鲜明的侧重点,有利于读者快速抓住重点。
理论结合实战。本书注重实战,书中重要的知识点都安排了代码实例,帮助读者理解。同时也不忘记对系统的内部实现原理进行深度剖析。
通俗易懂。《实战Java高并发程序设计》尽量避免采用过于理论的描述方式,简单的白话文风格贯穿全书,配图基本上为手工绘制,降低了理解难度,并尽量做到读者在阅读过程中少盲点、无盲点。
在过去单核CPU时代,单任务在一个时间点只能执行单一程序,随着多核CPU的发展,并行程序开发就显得尤为重要。
《实战Java高并发程序设计》主要介绍基于Java的并行程序设计基础、思路、方法和实战。首先,立足于并发程序基础,详细介绍Java中进行并行程序设计的基本方法。第二,进一步详细介绍JDK中对并行程序的强大支持,帮助读者快速、稳健地进行并行程序开发。第三,详细讨论有关“锁”的优化和提高并行程序性能级别的方法和思路。第四,介绍并行的基本设计模式及Java8对并行程序的支持和改进。第五,介绍高并发框架Akka的使用方法。最后,详细介绍并行程序的调试方法。
《实战Java高并发程序设计》内容丰富,实例典型,实用性强,适合有一定Java基础的技术开发人员阅读。
葛一鸣,51CTO特约讲师,国家认证系统分析师,获得OracleOCP认证。长期从事Java软件开发工作,对Java程序设计、JVM有深入的研究,对设计模式、人工智能、神经网络、数据挖掘等技术有浓厚兴趣,著有《自己动手写神经网路》电子书和《实战Java虚拟机》一书。
郭超,就职于杭州市道路运输管理局信息中心,主要从事大型交通管理系统的分布式管理和并发模型设计,对Java的研究比较深入,专注于分布式应用和并发应用。
★专业必备、查阅方便、很实用、帮助很大、脉络清晰,是一本好书,受益非浅,值得推荐。
★浅显易懂,描述清晰简洁,不累赘,不拖沓。对于初学者和有经验的同学再回顾都很有帮助。
★对多线程高并发讲解的非常到位,推荐一下,葛老师的Java程序性能优化也很不错!棒棒哒
★比起《Java并发编程艺术》,这本书介绍的JdkAPI多些。那些API都是大师写出来的,能够学到很多经验。
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…………
第1章 走入并行世界 1
1.1 何去何从的并行计算 1
1.1.1 忘掉那该死的并行 2
1.1.2 可怕的现实:摩尔定律的失效 4
1.1.3 柳暗花明:不断地前进 5
1.1.4 光明或是黑暗 6
1.2 你必须知道的几个概念 6
1.2.1 同步(Synchronous)和异步(Asynchronous) 7
1.2.2 并发(Concurrency)和并行(Parallelism) 8
1.2.3 临界区 9
1.2.4 阻塞(Blocking)和非阻塞(Non-Blocking) 9
1.2.5 死锁(Deadlock)、饥饿(Starvation)和活锁(Livelock) 9
1.3 并发级别 11
1.3.1 阻塞(Blocking) 11
1.3.2 无饥饿(Starvation-Free) 11
1.3.3 无障碍(Obstruction-Free) 12
1.3.4 无锁(Lock-Free) 12
1.3.5 无等待(Wait-Free) 13
1.4 有关并行的两个重要定律 13
1.4.1 Amdahl定律 13
1.4.2 Gustafson定律 16
1.4.3 Amdahl定律和Gustafson定律是否相互矛盾 16
1.5 回到Java:JMM 17
1.5.1 原子性(Atomicity) 18
1.5.2 可见性(Visibility) 20
1.5.3 有序性(Ordering) 22
1.5.4 哪些指令不能重排:Happen-Before规则 27
1.6 参考文献 27
第2章 Java并行程序基础 29
2.1 有关线程你必须知道的事 29
2.2 初始线程:线程的基本操作 32
2.2.1 新建线程 32
2.2.2 终止线程 34
2.2.3 线程中断 38
2.2.4 等待(wait)和通知(notify) 41
2.2.5 挂起(suspend)和继续执行(resume)线程 44
2.2.6 等待线程结束(join)和谦让(yield) 48
2.3 volatile与Java内存模型(JMM) 50
2.4 分门别类的管理:线程组 52
2.5 驻守后台:守护线程(Daemon) 54
2.6 先干重要的事:线程优先级 55
2.7 线程安全的概念与synchronized 57
2.8 程序中的幽灵:隐蔽的错误 61
2.8.1 无提示的错误案例 61
2.8.2 并发下的ArrayList 62
2.8.3 并发下诡异的HashMap 63
2.8.4 初学者常见问题:错误的加锁 66
2.9 参考文献 68
第3章 JDK并发包 70
3.1 多线程的团队协作:同步控制 70
3.1.1 synchronized的功能扩展:重入锁 71
3.1.2 重入锁的好搭档:Condition条件 80
3.1.3 允许多个线程同时访问:信号量(Semaphore) 83
3.1.4 ReadWriteLock读写锁 85
3.1.5 倒计时器:CountDownLatch 87
3.1.6 循环栅栏:CyclicBarrier 89
3.1.7 线程阻塞工具类:LockSupport 92
3.2 线程复用:线程池 95
3.2.1 什么是线程池 96
3.2.2 不要重复发明轮子:JDK对线程池的支持 97
3.2.3 刨根究底:核心线程池的内部实现 102
3.2.4 超负载了怎么办:拒绝策略 106
3.2.5 自定义线程创建:ThreadFactory 109
3.2.6 我的应用我做主:扩展线程池 110
3.2.7 合理的选择:优化线程池线程数量 112
3.2.8 堆栈去哪里了:在线程池中寻找堆栈 113
3.2.9 分而治之:Fork/Join框架 117
3.3 不要重复发明轮子:JDK的并发容器 121
3.3.1 超好用的工具类:并发集合简介 121
3.3.2 线程安全的HashMap 122
3.3.3 有关List的线程安全 123
3.3.4 高效读写的队列:深度剖析ConcurrentLinkedQueue 123
3.3.5 高效读取:不变模式下的CopyOnWriteArrayList 129
3.3.6 数据共享通道:BlockingQueue 130
3.3.7 随机数据结构:跳表(SkipList) 134
3.4 参考资料 136
第4章 锁的优化及注意事项 138
4.1 有助于提高“锁”性能的几点建议 139
4.1.1 减小锁持有时间 139
4.1.2 减小锁粒度 140
4.1.3 读写分离锁来替换独占锁 142
4.1.4 锁分离 142
4.1.5 锁粗化 144
4.2 Java虚拟机对锁优化所做的努力 146
4.2.1 锁偏向 146
4.2.2 轻量级锁 146
4.2.3 自旋锁 146
4.2.4 锁消除 146
4.3 人手一支笔:ThreadLocal 147
4.3.1 ThreadLocal的简单使用 148
4.3.2 ThreadLocal的实现原理 149
4.3.3 对性能有何帮助 155
4.4 无锁 157
4.4.1 与众不同的并发策略:比较交换(CAS) 158
4.4.2 无锁的线程安全整数:AtomicInteger 159
4.4.3 Java中的指针:Unsafe类 161
4.4.4 无锁的对象引用:AtomicReference 162
4.4.5 带有时间戳的对象引用:AtomicStampedReference 165
4.4.6 数组也能无锁:AtomicIntegerArray 168
4.4.7 让普通变量也享受原子操作:AtomicIntegerFieldUpdater 169
4.4.8 挑战无锁算法:无锁的Vector实现 171
4.4.9 让线程之间互相帮助:细看SynchronousQueue的实现 176
4.5 有关死锁的问题 179
4.6 参考文献 183
第5章 并行模式与算法 184
5.1 探讨单例模式 184
5.2 不变模式 187
5.3 生产者-消费者模式 190
5.4 高性能的生产者-消费者:无锁的实现 194
5.4.1 无锁的缓存框架:Disruptor 195
5.4.2 用Disruptor实现生产者-消费者案例 196
5.4.3 提高消费者的响应时间:选择合适的策略 199
5.4.4 CPU Cache的优化:解决伪共享问题 200
5.5 Future模式 204
5.5.1 Future模式的主要角色 206
5.5.2 Future模式的简单实现 207
5.5.3 JDK中的Future模式 210
5.6 并行流水线 212
5.7 并行搜索 216
5.8 并行排序 218
5.8.1 分离数据相关性:奇偶交换排序 218
5.8.2 改进的插入排序:希尔排序 221
5.9 并行算法:矩阵乘法 226
5.10 准备好了再通知我:网络NIO 230
5.10.1 基于Socket的服务端的多线程模式 230
5.10.2 使用NIO进行网络编程 235
5.10.3 使用NIO来实现客户端 243
5.11 读完了再通知我:AIO 245
5.11.1 AIO EchoServer的实现 245
5.11.2 AIO Echo客户端实现 248
5.12 参考文献 249
第6章 Java 8与并发 251
6.1 Java 8的函数式编程简介 251
6.1.1 函数作为一等公民 252
6.1.2 无副作用 252
6.1.3 申明式的(Declarative) 253
6.1.4 不变的对象 254
6.1.5 易于并行 254
6.1.6 更少的代码 254
6.2 函数式编程基础 255
6.2.1 FunctionalInterface注释 255
6.2.2 接口默认方法 256
6.2.3 lambda表达式 259
6.2.4 方法引用 260
6.3 一步一步走入函数式编程 263
6.4 并行流与并行排序 267
6.4.1 使用并行流过滤数据 267
6.4.2 从集合得到并行流 268
6.4.3 并行排序 268
6.5 增强的Future:CompletableFuture 269
6.5.1 完成了就通知我 269
6.5.2 异步执行任务 270
6.5.3 流式调用 272
6.5.4 CompletableFuture中的异常处理 272
6.5.5 组合多个CompletableFuture 273
6.6 读写锁的改进:StampedLock 274
6.6.1 StampedLock使用示例 275
6.6.2 StampedLock的小陷阱 276
6.6.3 有关StampedLock的实现思想 278
6.7 原子类的增强 281
6.7.1 更快的原子类:LongAdder 281
6.7.2 LongAdder的功能增强版:LongAccumulator 287
6.8 参考文献 288
第7章 使用Akka构建高并发程序 289
7.1 新并发模型:Actor 290
7.2 Akka之Hello World 290
7.3 有关消息投递的一些说明 293
7.4 Actor的生命周期 295
7.5 监督策略 298
7.6 选择Actor 303
7.7 消息收件箱(Inbox) 303
7.8 消息路由 305
7.9 Actor的内置状态转换 308
7.10 询问模式:Actor中的Future 311
7.11 多个Actor同时修改数据:Agent 313
7.12 像数据库一样操作内存数据:软件事务内存 316
7.13 一个有趣的例子:并发粒子群的实现 319
7.13.1 什么是粒子群算法 320
7.13.2 粒子群算法的计算过程 320
7.13.3 粒子群算法能做什么 322
7.13.4 使用Akka实现粒子群 323
7.14 参考文献 330
第8章 并行程序调试 331
8.1 准备实验样本 331
8.2 正式起航 332
8.3 挂起整个虚拟机 334
8.4 调试进入ArrayList内部 336
4.4.6 数组也能无锁:AtomicIntegerArray
除了提供基本数据类型外,JDK还为我们准备了数组等复合结构。当前可用的原子数组有:AtomicIntegerArray、AtomicLongArray和AtomicReferenceArray,分别表示整数数组、long型数组和普通的对象数组。
这里以AtomicIntegerArray为例,展示原子数组的使用方式。
AtomicIntegerArray本质上是对int[]类型的封装,使用Unsafe类通过CAS的方式控制int[]在多线程下的安全性。它提供了以下几个核心API:
//获得数组第i个下标的元素
public final int get(int i)
//获得数组的长度
public final int length()
//将数组第i个下标设置为newValue,并返回旧的值
public final int getAndSet(int i, int newValue)
//进行CAS操作,如果第i个下标的元素等于expect,则设置为update,设置成功返回true
public final boolean compareAndSet(int i, int expect, int update)
//将第i个下标的元素加1
public final int getAndIncrement(int i)
//将第i个下标的元素减1
public final int getAndDecrement(int i)
//将第i个下标的元素增加delta(delta可以是负数)
public final int getAndAdd(int i, int delta)
下面给出一个简单的示例,展示AtomicIntegerArray的使用:
01 public class AtomicIntegerArrayDemo {
02 static AtomicIntegerArray arr = new AtomicIntegerArray(10);
03 public static class AddThread implements Runnable{
04 public void run(){
05 for(int k=0;k<10000;k++)
06 arr.getAndIncrement(k%arr.length());
07 }
08 }
09 public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
10 Thread[] ts=new Thread[10];
11 for(int k=0;k<10;k++){
12 ts[k]=new Thread(new AddThread());
13 }
14 for(int k=0;k<10;k++){ts[k].start();}
15 for(int k=0;k<10;k++){ts[k].join();}
16 System.out.println(arr);
17 }
18 }
上述代码第2行,申明了一个内含10个元素的数组。第3行定义的线程对数组内10个元素进行累加操作,每个元素各加1000次。第11行,开启10个这样的线程。因此,可以预测,如果线程安全,数组内10个元素的值必然都是10000。反之,如果线程不安全,则部分或者全部数值会小于10000。
程序的输出结果如下:
[10000, 10000, 10000, 10000, 10000, 10000, 10000, 10000, 10000, 10000]
这说明AtomicIntegerArray确实合理地保证了数组的线程安全性。
……
关于Java与并行
由于单核CPU的主频逐步逼近极限,多核CPU架构成为了一种必然的技术趋势。所以,多线程并行程序便显得越来越重要。并行计算的一个重要应用场景就是服务端编程。可以看到,目前服务端CPU的核心数已经轻松超越10核心,而Java显然已经成为当下最流行的服务端编程语言,因此熟悉和了解基于Java的并行程序开发有着重要的实用价值。
本书的体系结构
本书立足于实际开发,又不缺乏理论介绍,力求通俗易懂、循序渐进。本书共分为8章。
第1章主要介绍了并行计算中相关的一些基本概念,树立读者对并行计算的基本认识;介绍了两个重要的并行性能评估定律,以及Java内存模型JMM。
第2章介绍了Java并行程序开发的基础,包括Java中Thread的基本使用方法等,也详细介绍了并行程序容易引发的一些错误和误用。
第3章介绍了JDK内部对并行程序开发的支持,主要介绍JUC(Java.util.concurrent)中一些工具的使用方法、各自特点及它们的内部实现原理。
第4章介绍了在开发过程中可以进行的对锁的优化,也进一步简要描述了Java虚拟机层面对并行程序的优化支持。此外,还花费一定篇幅介绍了有关无锁的计算。
第5章介绍了并行程序设计中常见的一些设计模式以及一些典型的并行算法和使用方法,其中包括重要的Java NIO和AIO的介绍。
第6章介绍了Java 8中为并行计算做的新的改进,包括并行流、CompletableFuture、StampedLock和LongAdder。
第7章主要介绍了高并发框架Akka的基本使用方法,并使用Akka框架实现了一个简单的粒子群算法,模拟超高并发的场景。
第8章介绍了使用Eclipse进行多线程调试的方法,并演示了通过Eclipse进行多线程调试重现ArrayList的线程不安全问题。
本书特色
本书的主要特点如下。
1.结构清晰。本书一共8章,总体上循序渐进,逐步提升。每一章都各自有鲜明的侧重点,有利于读者快速抓住重点。
2.理论结合实战。本书注重实战,书中重要的知识点都安排了代码实例,帮助读者理解。同时也不忘记对系统的内部实现原理进行深度剖析。
3.通俗易懂。本书尽量避免采用过于理论的描述方式,简单的白话文风格贯穿全书,配图基本上为手工绘制,降低了理解难度,并尽量做到读者在阅读过程中少盲点、无盲点。
适合阅读人群
虽然本书力求通俗,但要通读本书并取得良好的学习效果,要求读者需要具备基本的Java知识或者一定的编程经验。因此,本书适合以下读者:
拥有一定开发经验的Java平台开发人员(Java、Scala、JRuby等)
软件设计师、架构师
系统调优人员
有一定的Java编程基础并希望进一步加深对并行的理解的研发人员
本书的约定
本书在叙述过程中,有如下约定:
本书中所述的JDK 1.5、JDK 1.6、JDK 1.7、JDK 1.8分别等同于JDK 5、JDK 6、JDK 7、JDK 8。
如无特殊说明,本书的程序、示例均在JDK 1.7环境中运行。
联系作者
本书的写作过程远比我想象得更艰辛,为了让全书能够更清楚、更正确地表达和论述,我经历了很多个不眠之夜,即使现在回想起来,我也忍不住会打个寒战。由于写作水平的限制,书中难免会有不妥之处,望读者谅解。
为此,如果读者有任何疑问或者建议,非常欢迎大家加入QQ群397196583 ,一起探讨学习中的困难、分享学习的经验,我期待与大家一起交流、共同进步。同时,也希望大家可以关注我的博客。
感谢
这本书能够面世,是因为得到了众人的支持。首先,要感谢我的妻子,她始终不辞辛劳、毫无怨言地对我照顾有加,才让我得以腾出大量时间,并可以安心工作。其次,要感谢所有编辑为我一次又一次地审稿改错,批评指正,才能让本书逐步完善。最后,感谢我的母亲30年如一日对我的体贴和关心。
这本书,怎么说呢,它更像是一位经验丰富的导师,带着你一步一步深入Java并发的世界。它不像一些入门书籍那样,只告诉你“怎么做”,而是会深入讲解“为什么这么做”。比如,当你用到Thread.sleep()的时候,它会告诉你为什么在某些情况下会产生问题,以及更优的替代方案。书里对Java内存模型(JMM)的讲解,是我见过最清晰的,让我彻底理解了happens-before原则,这对于写出线程安全的程序至关重要。还有对各种锁机制的详细对比,不仅仅是列出它们的功能,还深入分析了它们在性能、死锁避免等方面的权衡,这让我能够做出更明智的选择。我特别喜欢它对CompletableFuture的讲解,让我能够用一种声明式、非阻塞的方式来处理异步操作,极大地提升了代码的可读性和性能。当然,这本书的深度确实不浅,需要一定的Java基础和耐心。但如果你真的想在并发编程领域有所建树,这本书绝对是值得你投入时间和精力去钻研的。它教会我的不仅仅是技术,更是思考并发问题的方法论。
评分这本书简直是我的救星!我是一名Java开发者,在工作中经常会遇到各种并发问题,比如线程安全、死锁、竞态条件等等,之前一直靠着零散的博客和文档摸索,效果很差,也走了不少弯路。偶然间发现了这本书,简直像在茫茫大海中找到了灯塔。书里的内容非常系统,从Java内存模型的基础讲起,深入浅出地解释了各种并发工具和机制的原理,比如锁(synchronized、ReentrantLock)、CAS、原子类、线程池、CompletableFuture等等,都讲解得非常透彻。最让我惊喜的是,它不仅仅讲了“是什么”,更重要的是讲了“为什么”和“怎么用”。作者的案例分析非常贴近实际开发场景,很多我曾经困扰的问题,在这本书里都得到了清晰的解答。比如,对于锁的粒度选择、死锁的预防和检测,以及如何高效地利用线程池,都有非常实用的指导。读完这本书,感觉自己在并发编程方面的功力得到了质的飞跃,写出来的代码也更加健壮和高效了。对于想要提升Java并发编程能力的开发者来说,这本书绝对是必读之作,强烈推荐!
评分我是一名有几年Java开发经验的工程师,在工作中经常需要处理高并发的场景,比如秒杀系统、高并发交易等。之前也看过不少关于并发的书籍,但很多要么过于理论化,要么过于浅显,总感觉不能触及核心。直到我遇到了这本书,才真正感到豁然开朗。作者对Java并发模型有着非常深刻的理解,从底层的JVM内存模型到上层的并发工具,都有非常详尽的阐述。我尤其欣赏它在讲解并发工具时,不仅仅是介绍API,更重要的是剖析了它们的内部实现原理,比如ReentrantLock是如何通过CAS和AQS实现的,Volatile关键字的底层机制等等。这些深层次的理解,对于我分析和解决实际并发问题至关重要。书中的案例也非常丰富,涵盖了各种常见的并发难题,并且给出了详细的解决方案。例如,书中关于如何设计一个高可用的分布式锁的章节,就给了我很多启发。读完这本书,我感觉自己在并发编程方面的知识体系更加完整了,解决问题的能力也得到了显著提升。这绝对是一本值得反复阅读的宝典。
评分说实话,我一开始对这本书的期待值并没有那么高,以为又是一本堆砌概念的理论书。但当我真正翻开它,被它的实践导向深深吸引了。它并没有沉溺于抽象的概念,而是用大量的代码示例和实际场景来讲解,让我能够立刻将学到的知识应用到实际工作中。书中的一些高级话题,比如AQS(AbstractQueuedSynchronizer)的源码解析,虽然一开始觉得有点吃力,但随着一步步的深入,真的能感受到它背后精妙的设计。我特别喜欢它在讲解锁时,将各种锁的优缺点、适用场景进行对比分析,这让我能根据具体情况选择最合适的并发控制方案。还有关于并发集合类的介绍,也让我了解了ConcurrentHashMap等数据结构的底层实现,这对于优化性能非常有帮助。这本书不是那种快速浏览就能看完的书,它需要你静下心来,跟着作者的思路,一点点地去理解和消化。但正是这种深入的学习过程,才让我真正掌握了并发编程的精髓。如果你也和我一样,厌倦了那些空泛的理论,渴望获得真正能解决问题的能力,那么这本书绝对是你的不二之选。
评分这本书简直是为我量身打造的!我是一名在互联网公司工作的Java工程师,每天都要面对大量的并发请求,之前总是被各种诡异的并发bug搞得焦头烂额。翻遍了网络上的资料,总觉得零散且不够深入。直到我发现了这本书,它就像一本武林秘籍,把我之前零散的知识点串联了起来,并且提供了很多我从未接触过的“内功心法”。书中的“并发工具篇”是我最喜欢的部分,它详细介绍了Java提供的各种并发工具,从基础的synchronized到高级的CountDownLatch、CyclicBarrier,再到CompletableFuture,每个工具都配有详细的解释和使用场景。我特别欣赏它在讲解这些工具时,会深入到它们的底层实现原理,比如CAS操作是如何工作的,AQS的队列模型是如何维护的。这些底层原理的理解,让我能更好地运用这些工具,并规避潜在的风险。另外,书中对线程池的调优也有非常实用的建议,这对于提升我们系统的吞吐量非常有帮助。总而言之,这本书让我对Java并发编程有了全新的认识,解决了困扰我很久的问题,感觉自己像是打通了任督二脉。强烈推荐给所有面临高并发挑战的Java开发者!
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评分很不错,活动购买很实惠,力度很大
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评分人之初,性本善,性相近,习相远,苟不教,性乃迁,教之道,贵以专。昔孟母择邻处子不学断机杼窦燕山有一方教五子名俱扬。
评分这本书考下来提高很大,值得购买学习
评分618活动买书,感觉还挺便宜吧,好好学习
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