前　言

第1章　Java并發(fā)編程基礎(chǔ) 1

1.1　線程簡(jiǎn)介 1

1.1.1　什么是線程 1

1.1.2　為什么要使用多線程 2

1.1.3　線程優(yōu)先級(jí) 3

1.1.4　線程的狀態(tài) 4

1.1.5　Daemon線程 8

1.2　啟動(dòng)和終止線程 8

1.2.1　構(gòu)造線程 9

1.2.2　啟動(dòng)線程 9

1.2.3　理解中斷 9

1.2.4　過(guò)期的suspend()、resume()和

stop() 11

1.2.5　安全地終止線程 12

1.3　線程間通信 13

1.3.1　volatile和synchronized關(guān)鍵字 13

1.3.2　等待/通知機(jī)制 15

1.3.3　等待/通知的經(jīng)典范式 18

1.3.4　管道輸入/輸出流 19

1.3.5　thread.join()的使用 20

1.3.6　ThreadLocal的使用 22

1.4　線程應(yīng)用實(shí)例 23

1.4.1　等待超時(shí)模式 23

1.4.2　一個(gè)簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)庫(kù)連接池示例 23

1.4.3　線程池技術(shù)及其示例 27

1.4.4　一個(gè)基于線程池技術(shù)的簡(jiǎn)單

Web服務(wù)器 30

1.5　本章小結(jié) 34

第2章　并發(fā)編程的挑戰(zhàn) 35

2.1　上下文切換 35

2.1.1　多線程一定快嗎 35

2.1.2　測(cè)試上下文切換次數(shù)和時(shí)長(zhǎng) 37

2.1.3　如何減少上下文切換 37

2.1.4　減少上下文切換實(shí)戰(zhàn) 38

2.2　死鎖 39

2.3　資源限制的挑戰(zhàn) 40

2.4　本章小結(jié) 41

第3章　Java并發(fā)機(jī)制的底層實(shí)現(xiàn)

原理 42

3.1　volatile的應(yīng)用 42

3.2　synchronized的實(shí)現(xiàn)原理與應(yīng)用 45

3.2.1　Java對(duì)象頭 46

3.2.2　鎖的升級(jí)與對(duì)比 47

3.3　原子操作的實(shí)現(xiàn)原理 50

3.4　本章小結(jié) 54

第4章　Java內(nèi)存模型 55

4.1　Java內(nèi)存模型基礎(chǔ) 55

4.1.1　并發(fā)編程模型的兩個(gè)關(guān)鍵

問(wèn)題 55

4.1.2　Java內(nèi)存模型的抽象結(jié)構(gòu) 56

4.1.3　從源代碼到指令序列的重

排序 57

4.1.4　并發(fā)編程模型的分類 58

4.1.5　happens-before簡(jiǎn)介 60

4.2　重排序 61

4.2.1　數(shù)據(jù)依賴性 62

4.2.2　as-if-serial語(yǔ)義 62

4.2.3　程序順序規(guī)則 63

4.2.4　重排序?qū)Χ嗑�程的影響 63

4.3　順序一致性 65

4.3.1　數(shù)據(jù)競(jìng)爭(zhēng)與順序一致性 65

4.3.2　順序一致性內(nèi)存模型 66

4.3.3　同步程序的順序一致性效果 68

4.3.4　未同步程序的執(zhí)行特性 69

4.4　volatile的內(nèi)存語(yǔ)義 71

4.4.1　volatile的特性 72

4.4.2　volatile寫(xiě)-讀建立的

happens-before關(guān)系 73

4.4.3　volatile寫(xiě)-讀的內(nèi)存語(yǔ)義 74

4.4.4　volatile內(nèi)存語(yǔ)義的實(shí)現(xiàn) 76

4.4.5　JSR-133為什么要增強(qiáng)volatile的

內(nèi)存語(yǔ)義 80

4.5　鎖的內(nèi)存語(yǔ)義 81

4.5.1　鎖的釋放-獲取建立的

happens-before關(guān)系 81

4.5.2　鎖的釋放和獲取的內(nèi)存語(yǔ)義 81

4.5.3　鎖內(nèi)存語(yǔ)義的實(shí)現(xiàn) 83

4.5.4　concurrent包的實(shí)現(xiàn) 87

4.6　f?inal域的內(nèi)存語(yǔ)義 89

4.6.1　f?inal域的重排序規(guī)則 89

4.6.2　寫(xiě)f?inal域的重排序規(guī)則 89

4.6.3　讀f?inal域的重排序規(guī)則 90

4.6.4　f?inal域?yàn)橐�用類�?92

4.6.5　為什么f?inal引用不能在構(gòu)造

函數(shù)中“逸出” 93

4.6.6　f?inal語(yǔ)義在處理器中的實(shí)現(xiàn) 94

4.6.7　JSR-133為什么要增強(qiáng)f?inal的

語(yǔ)義 95

4.7　happens-before 95

4.7.1　JMM的設(shè)計(jì) 95

4.7.2　happens-before的定義 97

4.7.3　happens-before規(guī)則 98

4.8　雙重檢查鎖定與延遲初始化 100

4.8.1　雙重檢查鎖定的由來(lái) 100

4.8.2　問(wèn)題的根源 102

4.8.3　基于volatile的解決方案 104

4.8.4　基于類初始化的解決方案 105

4.9　Java內(nèi)存模型綜述 111

4.9.1　處理器的內(nèi)存模型 111

4.9.2　各種內(nèi)存模型之間的關(guān)系 112

4.9.3　JMM的內(nèi)存可見(jiàn)性保證 114

4.9.4　JSR-133對(duì)舊內(nèi)存模型的修補(bǔ) 115

4.10　JDK 9內(nèi)存順序模型 115

4.10.1　背景 115

4.10.2　Plain 116

4.10.3　Opaque 116

4.10.4　Release/Acquire 117

4.10.5　volatile 118

4.10.6　總結(jié) 118

4.11　本章小結(jié) 119

第5章　Java中的鎖 120

5.1　Lock接口 120

5.2　隊(duì)列同步器 122

5.2.1　隊(duì)列同步器的接口與示例 122

5.2.2　隊(duì)列同步器的實(shí)現(xiàn)分析 125

5.3　重入鎖 136

5.4　讀寫(xiě)鎖 141

5.4.1　讀寫(xiě)鎖的接口與示例 141

5.4.2　讀寫(xiě)鎖的實(shí)現(xiàn)分析 143

5.5　StampedLock 146

5.5.1　StampedLock的接口與示例 147

5.5.2　StampedLock的實(shí)現(xiàn)分析 152

5.6　LockSupport工具 160

5.7　Condition接口 161

5.7.1　Condition的接口與示例 162

5.7.2　Condition的實(shí)現(xiàn)分析 164

5.8　本章小結(jié) 168

第6章　Java并發(fā)容器和框架 169

6.1　ConcurrentHashMap的實(shí)現(xiàn)

原理與使用 169

6.1.1　為什么要使用

ConcurrentHashMap 169

6.1.2　ConcurrentHashMap的結(jié)構(gòu) 170

6.1.3　ConcurrentHashMap的

初始化 171

6.1.4　定位Segment 173

6.1.5　ConcurrentHashMap的操作 174

6.1.6　JDK 8中的

ConcurrentHashMap 175

6.2　ConcurrentLinkedQueue 175

6.2.1　ConcurrentLinkedQueue的

結(jié)構(gòu) 176

6.2.2　入隊(duì)列 176

6.2.3　出隊(duì)列 179

6.3　Java中的阻塞隊(duì)列 181

6.3.1　什么是阻塞隊(duì)列 181

6.3.2　7個(gè)阻塞隊(duì)列 182

6.3.3　阻塞隊(duì)列的實(shí)現(xiàn)原理 186

6.4　Fork/Join框架 189

6.4.1　什么是Fork/Join框架 189

6.4.2　工作竊取算法 190

6.4.3　Fork/Join框架的設(shè)計(jì) 190

6.4.4　使用Fork/Join框架 191

6.4.5　Fork/Join框架的異常處理 192

6.4.6　Fork/Join框架的實(shí)現(xiàn)原理 193

6.5　本章小結(jié) 194

第7章　Java中的13個(gè)原子操作類 195

7.1　原子更新基本類型 195

7.2　原子更新數(shù)組類型 197

7.3　原子更新引用類型 198

7.4　原子更新字段類型 199

7.5　JDK 8中的原子更新新特性 200

7.6　本章小結(jié) 201

第8章　Java中的并發(fā)工具類 202

8.1　等待多線程完成的

CountDownLatch 202

8.2　同步屏障CyclicBarrier 204

8.2.1　CyclicBarrier簡(jiǎn)介 204

8.2.2　CyclicBarrier的應(yīng)用場(chǎng)景 206

8.2.3　CyclicBarrier和

CountDownLatch的區(qū)別 208

8.3　控制并發(fā)線程數(shù)的Semaphore 209

8.4　線程間交換數(shù)據(jù)的Exchanger 210

8.5　本章小結(jié) 211

第9章　Java中的線程池 212

9.1　線程池的實(shí)現(xiàn)原理 212

9.2　線程池的使用 215

9.2.1　線程池的創(chuàng)建 215

9.2.2　向線程池提交任務(wù) 216

9.2.3　關(guān)閉線程池 217

9.2.4　合理地配置線程池 217

9.2.5　線程池的監(jiān)控 218

9.3　本章小結(jié) 219

第10章　Executor框架 220

10.1　Executor框架簡(jiǎn)介 220

10.1.1　Executor框架的兩級(jí)調(diào)度

模型 220

10.1.2　Executor框架的結(jié)構(gòu)與成員 220

10.2　ThreadPoolExecutor詳解 225

10.2.1　FixedThreadPool詳解 225

10.2.2　SingleThreadExecutor

詳解 226

10.2.3　CachedThreadPool詳解 227

10.3　ScheduledThreadPoolExecutor

?詳解 229

10.3.1　ScheduledThreadPoolExecutor的

運(yùn)行機(jī)制 229

10.3.2　ScheduledThreadPoolExecutor的

實(shí)現(xiàn) 230

10.4　FutureTask詳解 233

10.4.1　FutureTask簡(jiǎn)介 233

10.4.2　FutureTask的使用 235

10.4.3　JDK 6的FutureTask實(shí)現(xiàn) 236

10.4.4　JDK 8的FutureTask實(shí)現(xiàn) 238

10.5　本章小結(jié) 243

第11章　Java并發(fā)編程實(shí)踐 244

11.1　生產(chǎn)者和消費(fèi)者模式 244

11.1.1　生產(chǎn)者和消費(fèi)者模式實(shí)戰(zhàn) 245

11.1.2　多生產(chǎn)者和多消費(fèi)者場(chǎng)景 247

11.1.3　線程池與生產(chǎn)者和消費(fèi)者

模式 250

11.2　線上問(wèn)題定位 250

11.3　性能測(cè)試 252

11.4　異步任務(wù)池 254

11.5　本章小結(jié) 256

第12章　分布式編程基礎(chǔ) 257

12.1　分布式CAP原則 257

12.1.1　CAP原則簡(jiǎn)介 257

12.1.2　CAP原則證明 258

12.1.3　CAP原則思考 260

12.2　分布式事務(wù)：兩階段提交 262

12.2.1　分布式事務(wù)面臨的挑戰(zhàn) 262

12.2.2　拜占庭將軍問(wèn)題 263

12.2.3　兩階段提交協(xié)議 264

12.2.4　對(duì)兩階段提交的思考 265

12.3　分布式事務(wù)：TCC 266

12.3.1　TCC的主要優(yōu)勢(shì) 267

12.3.2　TCC的使用代價(jià) 269

12.3.3　支持TCC的Seata 270

12.3.4　一個(gè)基于Seata的參考

示例 273

12.4　分布式協(xié)議：RAFT 279

12.4.1　RAFT的運(yùn)行流程 279

12.4.2　集群中斷和恢復(fù) 280

12.5　分布式協(xié)議：Paxos 282

12.5.1　背景 282

12.5.2　Basic Paxos 285

12.5.3　Multi-Paxos 301

12.6　本章小結(jié) 306

第13章　分布式鎖 308

13.1　什么是分布式鎖 308

13.1.1　分布式鎖的定義 308

13.1.2　使用分布式鎖的原因 309

13.1.3　分布式鎖的分類 309

13.2　實(shí)現(xiàn)分布式鎖會(huì)遇到的問(wèn)題 310

13.2.1　性能問(wèn)題 311

13.2.2　正確性問(wèn)題 313

13.2.3　可用性問(wèn)題 313

13.2.4　成本問(wèn)題 315

13.3　分布式鎖框架 316

13.3.1　為什么需要分布式鎖框架 317

13.3.2　分布式鎖框架的組成 317

13.3.3　實(shí)現(xiàn)：基于Redis的

分布式鎖 321

13.3.4　擴(kuò)展：分布式鎖訪問(wèn)日志 325

13.4　拉模式的分布式鎖 327

13.4.1　什么是拉模式 327

13.4.2　拉模式需要注意的問(wèn)題 329

13.4.3　Redis分布式鎖實(shí)現(xiàn) 330

13.4.4　Redis分布式鎖存在的

問(wèn)題 333

13.4.5　擴(kuò)展：本地?zé)狳c(diǎn)鎖 337

13.5　推模式的分布式鎖 340

13.5.1　什么是推模式 341

13.5.2　ZooKeeper如何實(shí)現(xiàn)推模式的

分布式鎖 343

13.5.3　Curator分布式鎖 349

13.5.4　ZooKeeper分布式鎖實(shí)現(xiàn) 351

13.5.5　ZooKeeper分布式鎖存在的

問(wèn)題 351

13.6　再看分布式鎖 353

13.6.1　比選擇推與拉更重要的

是什么 353

13.6.2　解鎖勝于用鎖 355

13.7　本章小結(jié) 357

第14章　分布式系統(tǒng)架構(gòu) 358

14.1　分布式場(chǎng)景下的限流架構(gòu)方案 358

14.1.1　限流算法 358

14.1.2　基于Redis的分布式限流 360

14.1.3　基于Sentinel的分布式

限流 365

14.2　分布式場(chǎng)景下的秒殺架構(gòu)

方案 366

14.2.1　背景 366

14.2.2　需求分析 366

14.2.3　用例分析 367

14.2.4　秒殺流程圖 367

14.2.5　關(guān)鍵設(shè)計(jì)：庫(kù)存設(shè)計(jì) 368

14.2.6　關(guān)鍵設(shè)計(jì)：秒殺令牌 369

14.3　分布式場(chǎng)景下的高并發(fā)架構(gòu)

方案 369

14.3.1　應(yīng)對(duì)高并發(fā)的常用策略 369

14.3.2　減少?gòu)?qiáng)依賴 370

14.3.3　多層故障隔離 371

14.3.4　五種架構(gòu)選型 372

14.3.5　三種緩存設(shè)計(jì)方案 372

14.4　分布式場(chǎng)景下的資損防控 372

14.4.1　資損的定義 372

14.4.2　如何進(jìn)行資損防控 373

14.4.3　第一道防線：事前規(guī)避 373

14.4.4　第二道防線：事中定位 374

14.4.5　第三道防線：事后應(yīng)急 375

14.4.6　如何進(jìn)行資損演練 376

14.5　分布式場(chǎng)景下的穩(wěn)定性保障 376

14.5.1　什么是穩(wěn)定性保障 376

14.5.2　明確穩(wěn)定性保障目標(biāo) 376

14.5.3　如何進(jìn)行穩(wěn)定性保障 377

14.5.4　大促穩(wěn)定性保障 380

14.6　本章小結(jié) 382