寫在前面

多執行緒相對於其他 Java 知識點來講，有一定的學習門檻，並且瞭解起來比較費勁。在平時工作中如若使用不當會出現資料錯亂、執行效率低（還不如單執行緒去執行）或者死鎖程式掛掉等等問題，所以掌握瞭解多執行緒至關重要。

筆者在讀完市面上關於 Java 併發程式設計的資料後，感覺有些知識點不是很清晰，於是在 RedSpider 社群內展開了對 Java 併發程式設計原理的討論。鑑於開源精神，我們決定將我們討論之後的 Java 併發程式設計原理整理成書籍，分享給大家。

站在巨人的肩上，我們可以看得更遠。本書內容的主要來源有部落格、書籍、論文，對於一些已經敘述得很清晰的知識點我們直接引用在本書中;對於一些沒有講解清楚的知識點，我們加以畫圖或者編寫 Demo 進行加工;而對於一些模稜兩可的知識點，本書在查閱了大量資料的情況下，給出最合理的解釋。

寫本書的過程也是對自己研究和掌握的技術點進行整理的過程，希望本書能幫助讀者快速掌握併發程式設計技術。

內容簡介

第 1 章 程式與執行緒的基本概念

1.1 程式產生的背景

1.2 上下文切換

第 2 章 Java 多執行緒入門類和介面

2.1 Thread 類和 Runnable 介面

• 2.1.1 繼承 Thread 類

• 2.1.2 實現 Runnable 介面

• 2.1.3 Thread 類構造方法

• 2.1.4 Thread 類的幾個常用方法

• 2.1.5 Thread 類與 Runnable 介面的比較

2.2 Callable、Future 與 FutureTask

• 2.2.1 Callable 介面

• 2.2.2 Future 介面

• 2.2.3 FutureTask 類

• 2.2.4 FutureTask 的幾個狀態

第 3 章 執行緒組和執行緒優先順序

3.1 執行緒組(ThreadGroup)

3.2 執行緒的優先順序

3.3 執行緒組的常用方法及資料結構

• 3.3.1 執行緒組的常用方法

• 3.3.2 執行緒組的資料結構

第 4 章 Java 執行緒的狀態及主要轉化方法

4.1 作業系統中的執行緒狀態轉換

4.2 Java 執行緒的 6 個狀態

• 4.2.1 NEW

• 4.2.2 RUNNABLE

• 4.2.3 BLOCKED

• 4.2.4 WAITING

• 4.2.5 TIMED_WAITING

• 4.2.6 TERMINATED

4.3 執行緒狀態的轉換

• 4.3.1 BLOCKED 與 RUNNABLE 狀態的轉換

• 4.3.2 WAITING 狀態與 RUNNABLE 狀態的轉換

• 4.3.3 TIMED_WAITING 與 RUNNABLE 狀態轉換

• 4.3.4 執行緒中斷

第 5 章 Java 執行緒間的通訊

5.1 鎖與同步

5.2 等待/通知機制

5.3 訊號量

5.4 管道

5.5 其它通訊相關

• 5.5.1 join 方法

• 5.5.2 sleep 方法

• 5.5.3 ThreadLocal 類

• 5.5.4 InheritableThreadLocal

如需原件，可找微 微 mf97532

第 6 章 Java 記憶體模型基礎知識

6.1 併發程式設計模型的兩個關鍵問題

6.2 Java 記憶體模型的抽象結構

• 6.2.1 運⾏時記憶體的劃分

• 6.2.2 既然堆是共享的，為什麼在堆中會有記憶體不可⻅問題？

• 6.2.3 JMM 與 Java 記憶體區域劃分的區別與聯絡

第 7 章 重排序與 happens-before

7.1 什麼是重排序？

7.2 順序一致性模型與 JMM 的保證

• 7.2.1 資料競爭與順序一致性

• 7.2.2 順序一致性模型

• 7.2.3 JMM 中同步程式的順序一致性效果

• 7.2.4 JMM 中未同步程式的順序一致性效果

7.3 happens-before

• 7.3.1 什麼是 happens-before?

• 7.3.2 天然的 happens-before 關係

第 8 章 volatile

8.1 幾個基本概念

• 8.1.1 記憶體可見性

• 8.1.2 重排序

• 8.1.3 happens-before 規則

8.2 volatile 的記憶體語義

• 8.2.1 記憶體可見性

• 8.2.1 禁止重排序

8.3 volatile 的用途

第 9 章 synchronized 與鎖

9.1 Synchronized 關鍵字

9.2 幾種鎖

• 9.2.1 Java 物件頭

• 9.2.2 偏向鎖

• 9.2.3 輕量級鎖

• 9.2.4 重量級鎖

• 9.2.5 總結鎖的升級流程

• 9.2.6 各種鎖的優缺點對比

第 10 章 樂觀鎖和悲觀鎖

10.1 樂觀鎖與悲觀鎖的概念

10.2 CAS 的概念

10.3 Java 實現 CAS 的原理 - Unsafe 類

10.4 原子操作-AtomicInteger 類原始碼簡析

10.5 CAS 實現原子操作的三大問題

• 10.5.1 ABA 問題

• 10.5.2 迴圈時間長開銷大

• 10.5.3 只能保證一個共享變數的原子操作

第 11 章 AQS

11.1 AQS 簡介

11.2 AQS 的資料結構

11.3 資源共享模式

11.4 AQS 的主要方法原始碼解析

• 11.4.1 獲取資源

第 12 章 執行緒池原理

12.1 為什麼要使用執行緒池

12.2 執行緒池的原理

• 12.2.1 ThreadPoolExecutor 提供的構造方法

• 12.2.2 ThreadPoolExecutor 的策略

• 12.2.3 執行緒池主要的任務處理流程

• 12.2.4 ThreadPoolExecutor 如何做到執行緒複用的？

12.3 四種常見的執行緒池

• 12.3.1 newCachedThreadPool

• 12.3.2 newFixedThreadPool

• 12.3.3 newSingleThreadExecutor

• 12.3.4 newScheduledThreadPool

第 13 章 阻塞佇列

13.1 阻塞佇列的由來

13.2 BlockingQueue 的操作方法

13.3 BlockingQueue 的實現類

• 13.3.1 ArrayBlockingQueue

• 13.3.2 LinkedBlockingQueue

• 13.3.3 DelayQueue

• 13.3.4 PriorityBlockingQueue

• 13.3.5 SynchronousQueue

13.5 阻塞佇列的原理

13.6 示例和使用場景

• 13.6.1 生產者-消費者模型

• 13.6.2 執行緒池中使用阻塞佇列

第 14 章 鎖介面和類

14.1 synchronized 的不足之處

14.2 鎖的幾種分類

• 14.2.1 可重入鎖和非可重入鎖

• 14.2.2 公平鎖與非公平鎖

• 14.2.3 讀寫鎖和排它鎖

14.3 JDK 中有關鎖的一些介面和類

• 14.3.1 抽象類 AQS/AQLS/AOS

• 14.3.2 介面 Condition/Lock/ReadWriteLock

• 14.3.3 ReentrantLock

• 14.3.4 ReentrantReadWriteLock

• 14.3.5 StampedLock

第 15 章 併發容器集合

15.1 同步容器與併發容器

15.2 併發容器類介紹

• 15.2.1 併發 Map

• 15.2.2 併發 Queue

• 15.2.3 併發 Set

第 16 章 CopyOnWrite 容器

16.1 什麼是 CopyOnWrite 容器

16.2 CopyOnWriteArrayList

16.3 CopyOnWrite 的業務中實現

第 17 章 通訊工具類

17.1 Semaphore

• 17.1.1 Semaphore 介紹

• 17.1.2 Semaphore 案例

• 17.1.3 Semaphore 原理

17.2 Exchanger

17.3 CountDownLatch

• 17.3.1 CountDownLatch 介紹

• 17.3.2 CountDownLatch 案例

• 17.3.3 CountDownLatch 原理

17.4 CyclicBarrier

• 17.4.1 CyclicBarrier 介紹

• 17.4.2 CyclicBarrier Barrier 被破壞

• 17.4.3 CyclicBarrier 案例

• 17.4.4 CyclicBarrier 原理

17.5 Phaser

• 17.5.1 Phaser 介紹

• 17.5.2 Phaser 案例

• 17.5.3 Phaser 原理

第 18 章 Fork/Join 框架

18.1 什麼是 Fork/Join

18.2 工作竊取演算法

18.3 Fork/Join 的具體實現

• 18.3.1 ForkJoinTask

• 18.3.2 ForkJoinPool

• 18.4 Fork/Join 的使用

第 19 章 Java 8 Stream 平行計算原理

19.1 Java 8 Stream 簡介

19.2 Stream 單執行緒序列計算

19.3 Stream 多執行緒平行計算

19.4 從原始碼看 Stream 平行計算原理

19.5 Stream 平行計算的效能提升

第二十章 計劃任務

20.1 使用案例

20.2 類結構

20.3 主要方法介紹

• 20.3.1 schedule

• 20.3.2 scheduledAtFixedRate

• 20.3.3 scheduledAtFixedDelay

• 20.3.4 delayedExecute

20.4 DelayedWorkQueue

• 20.4.1 take

• 20.4.2 offer

20.5 總結