《Java高并发核心编程 卷2：多线程、锁、JMM、JUC、高并发设计模式》源代码

《Java高并发核心编程 卷2：多线程、锁、JMM、JUC、高并发设计模式》聚焦Java并发编程基础知识，介绍了Java多线程、线程池、内置锁、JMM、CAS、JUC、高并发设计模式等并发编程方面的核心原理和实战知识。

本书共分为10章。第1~2章浅显易懂地剖析多线程、线程池的核心原理和实战使用，揭秘线程安全问题和Java内置锁的核心原理；第3~4章细致地讲解CAS原理与JUC原子类、JMM的核心原理，揭秘CAS操作的弊端和两类规避措施、解密Java如何内存可见性和volatile关键字的底层知识；第5章细致地介绍JUC显示锁的原理和各种显示锁的使用；第6章图文并茂、深入浅出地阐述JUC高并发的基础设施：AQS抽象同步器核心原理；第7章介绍JUC容器类；第8~10章介绍常见的Java高并发设计模式的原理和使用。

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目录

• 前言
• 自序
• 第1章 多线程原理与实战1
• 1.1 两个技术面试故事1
• 1.2 无处不在的进程和线程2
• 1.2.1 进程的基本原理3
• 1.2.2 线程的基本原理5
• 1.2.3 进程与线程的区别8
• 1.3 创建线程的4种方法8
• 1.3.1 Thread类详解8
• 1.3.2 创建一个空线程10
• 1.3.3 线程创建方法一：继承Thread类创建线程类12
• 1.3.4 线程创建方法二：实现Runnable接口创建线程目标类13
• 1.3.5 优雅创建Runnable线程目标类的两种方式16
• 1.3.6 通过实现Runnable接口的方式创建线程目标类的优缺点18
• 1.3.7 线程创建方法三：使用Callable和FutureTask创建线程23
• 1.3.8 线程创建方法四：通过线程池创建线程28
• 1.4 线程的核心原理31
• 1.4.1 线程的调度与时间片31
• 1.4.2 线程的优先级32
• 1.4.3 线程的生命周期35
• 1.4.4 一个线程状态的简单演示案例37
• 1.4.5 使用Jstack工具查看线程状态40
• 1.5 线程的基本操作41
• 1.5.1 线程名称的设置和获取41
• 1.5.2 线程的sleep操作43
• 1.5.3 线程的interrupt操作45
• 1.5.4 线程的join操作48
• 1.5.5 线程的yield操作53
• 1.5.6 线程的daemon操作55
• 1.5.7 线程状态总结61
• 1.6 线程池原理与实战62
• 1.6.1 JUC的线程池架构63
• 1.6.2 Executors的4种快捷创建线程池的方法65
• 1.6.3 线程池的标准创建方式72
• 1.6.4 向线程池提交任务的两种方式73
• 1.6.5 线程池的任务调度流程77
• 1.6.6 ThreadFactory（线程工厂）79
• 1.6.7 任务阻塞队列81
• 1.6.8 调度器的钩子方法82
• 1.6.9 线程池的拒绝策略84
• 1.6.10 线程池的优雅关闭87
• 1.6.11 Executors快捷创建线程池的潜在问题93
• 1.7 确定线程池的线程数97
• 1.7.1 按照任务类型对线程池进行分类97
• 1.7.2 为IO密集型任务确定线程数98
• 1.7.3 为CPU密集型任务确定线程数100
• 1.7.4 为混合型任务确定线程数101
• 1.8 ThreadLocal原理与实战104
• 1.8.1 ThreadLocal的基本使用104
• 1.8.2 ThreadLocal的使用场景107
• 1.8.3 使用ThreadLocal进行线程隔离108
• 1.8.4 使用ThreadLocal进行跨函数数据传递109
• 1.8.5 ThreadLocal内部结构演进110
• 1.8.6 ThreadLocal源码分析111
• 1.8.7 ThreadLocalMap源码分析114
• 1.8.8 ThreadLocal综合使用案例119
• 第2章 Java内置锁的核心原理123
• 2.1 线程安全问题123
• 2.1.1 自增运算不是线程安全的123
• 2.1.2 临界区资源与临界区代码段126
• 2.2 synchronized关键字127
• 2.2.1 synchronized同步方法127
• 2.2.2 synchronized同步块128
• 2.2.3 静态的同步方法130
• 2.3 生产者-消费者问题131
• 2.3.1 生产者-消费者模式131
• 2.3.2 一个线程不安全的实现版本132
• 2.3.3 一个线程安全的实现版本139
• 2.4 Java对象结构与内置锁140
• 2.4.1 Java对象结构141
• 2.4.2 Mark Word的结构信息143
• 2.4.3 使用JOL工具查看对象的布局145
• 2.4.4 大小端问题149
• 2.4.5 无锁、偏向锁、轻量级锁和重量级锁150
• 2.5 偏向锁的原理与实战152
• 2.5.1 偏向锁的核心原理152
• 2.5.2 偏向锁的演示案例152
• 2.5.3 偏向锁的膨胀和撤销156
• 2.6 轻量级锁的原理与实战157
• 2.6.1 轻量级锁的核心原理157
• 2.6.2 轻量级锁的演示案例158
• 2.6.3 轻量级锁的分类161
• 2.6.4 轻量级锁的膨胀162
• 2.7 重量级锁的原理与实战162
• 2.7.1 重量级锁的核心原理162
• 2.7.2 重量级锁的开销165
• 2.7.3 重量级锁的演示案例166
• 2.8 偏向锁、轻量级锁与重量级锁的对比169
• 2.9 线程间通信170
• 2.9.1 线程间通信的定义170
• 2.9.2 低效的线程轮询170
• 2.9.3 wait方法和notify方法的原理171
• 2.9.4 “等待-通知”通信模式演示案例174
• 2.9.5 生产者-消费者之间的线程间通信177
• 2.9.6 需要在synchronized同步块的内部使用wait和notify180
• 第3章 CAS原理与JUC原子类182
• 3.1 什么是CAS182
• 3.1.1 Unsafe类中的CAS方法182
• 3.1.2 使用CAS进行无锁编程185
• 3.1.3 使用无锁编程实现轻量级安全自增186
• 3.1.4 字段偏移量的计算189
• 3.2 JUC原子类191
• 3.2.1 JUC中的Atomic原子操作包191
• 3.2.2 基础原子类AtomicInteger192
• 3.2.3 数组原子类AtomicIntegerArray194
• 3.2.4 AtomicInteger线程安全原理195
• 3.3 对象操作的原子性198
• 3.3.1 引用类型原子类198
• 3.3.2 属性更新原子类200
• 3.4 ABA问题201
• 3.4.1 了解ABA问题201
• 3.4.2 ABA问题解决方案203
• 3.4.3 使用AtomicStampedReference解决ABA问题203
• 3.4.4 使用AtomicMarkableReference解决ABA问题205
• 3.5 提升高并发场景下CAS操作的性能207
• 3.5.1 以空间换时间：LongAdder208
• 3.5.2 LongAdder的原理211
• 3.6 CAS在JDK中的广泛应用218
• 3.6.1 CAS操作的弊端和规避措施218
• 3.6.2 CAS操作在JDK中的应用219
• 第4章 可见性与有序性的原理220
• 4.1 CPU物理缓存结构220
• 4.2 并发编程的三大问题222
• 4.2.1 原子性问题222
• 4.2.2 可见性问题223
• 4.2.3 有序性问题224
• 4.3 硬件层的MESI协议原理227
• 4.3.1 总线锁和缓存锁228
• 4.3.2 MSI协议230
• 4.3.3 MESI协议及RFO请求230
• 4.3.4 volatile的原理234
• 4.4 有序性与内存屏障237
• 4.4.1 重排序237
• 4.4.2 As-if-Serial规则238
• 4.4.3 硬件层面的内存屏障240
• 4.5 JMM详解242
• 4.5.1 什么是Java内存模型243
• 4.5.2 JMM与JVM物理内存的区别244
• 4.5.3 JMM的8个操作246
• 4.5.4 JMM如何解决有序性问题248
• 4.5.5 volatile语义中的内存屏障250
• 4.6 Happens-Before规则251
• 4.6.1 Happens-Before规则介绍252
• 4.6.2 规则1：顺序性规则252
• 4.6.3 规则2：volatile规则252
• 4.6.4 规则3：传递性规则255
• 4.6.5 规则4：监视锁规则255
• 4.6.6 规则5：start()规则256
• 4.6.7 规则6：join()规则257
• 4.7 volatile不具备原子性258
• 4.7.1 volatile变量的自增实例258
• 4.7.2 volatile变量的复合操作不具备原子性的原理260
• 第5章 JUC显式锁的原理与实战262
• 5.1 显式锁262
• 5.1.1 显式锁Lock接口263
• 5.1.2 可重入锁ReentrantLock264
• 5.1.3 使用显式锁的模板代码267
• 5.1.4 基于显式锁进行“等待-通知”方式的线程间通信269
• 5.1.5 LockSupport273
• 5.1.6 显式锁的分类276
• 5.2 悲观锁和乐观锁279
• 5.2.1 悲观锁存在的问题279
• 5.2.2 通过CAS实现乐观锁279
• 5.2.3 不可重入的自旋锁280
• 5.2.4 可重入的自旋锁281
• 5.2.5 CAS可能导致“总线风暴”283
• 5.2.6 CLH自旋锁285
• 5.3 公平锁与非公平锁293
• 5.3.1 非公平锁实战293
• 5.3.2 公平锁实战295
• 5.4 可中断锁与不可中断锁296
• 5.4.1 锁的可中断抢占296
• 5.4.2 死锁的监测与中断298
• 5.5 共享锁与独占锁302
• 5.5.1 独占锁302
• 5.5.2 共享锁Semaphore302
• 5.5.3 共享锁CountDownLatch306
• 5.6 读写锁307
• 5.6.1 读写锁ReentrantReadWriteLock308
• 5.6.2 锁的升级与降级310
• 5.6.3 StampedLock312
• 第6章 AQS抽象同步器的核心原理316
• 6.1 锁与队列的关系316
• 6.2 AQS的核心成员318
• 6.2.1 状态标志位318
• 6.2.2 队列节点类319
• 6.2.3 FIFO双向同步队列321
• 6.2.4 JUC显式锁与AQS的关系322
• 6.2.5 ReentrantLock与AQS的组合关系322
• 6.3 AQS中的模板模式325
• 6.3.1 模板模式325
• 6.3.2 一个模板模式的参考实现326
• 6.3.3 AQS的模板流程329
• 6.3.4 AQS中的钩子方法329
• 6.4 通过AQS实现一把简单的独占锁331
• 6.4.1 简单的独占锁的UML类图331
• 6.4.2 简单的独占锁的实现331
• 6.4.3 SimpleMockLock测试用例333
• 6.5 AQS锁抢占的原理335
• 6.5.1 显式锁抢占的总体流程335
• 6.5.2 AQS模板方法：acquire(arg)336
• 6.5.3 钩子实现：tryAcquire(arg)336
• 6.5.4 直接入队：addWaiter337
• 6.5.5 自旋入队：enq338
• 6.5.6 自旋抢占：acquireQueued()339
• 6.5.7 挂起预判：shouldParkAfterFailedAcquire()340
• 6.5.8 线程挂起：parkAndCheckInterrupt()342
• 6.6 AQS的两个关键点：节点的入队和出队343
• 6.6.1 节点的自旋入队343
• 6.6.2 节点的出队343
• 6.7 AQS锁释放的原理345
• 6.7.1 SimpleMockLock独占锁的释放流程345
• 6.7.2 AQS模板方法：release()345
• 6.7.3 钩子实现：tryRelease()346
• 6.7.4 唤醒后继：unparkSuccessor()346
• 6.8 ReentrantLock的抢锁流程347
• 6.8.1 ReentrantLock非公平锁的抢占流程347
• 6.8.2 非公平锁的同步器子类348
• 6.8.3 非公平抢占的钩子方法：tryAcquire(arg)349
• 6.8.4 ReentrantLock公平锁的抢占流程350
• 6.8.5 公平锁的同步器子类350
• 6.8.6 公平抢占的钩子方法：tryAcquire(arg)351
• 6.8.7 是否有后继节点的判断351
• 6.9 AQS条件队列352
• 6.9.1 Condition基本原理352
• 6.9.2 await()等待方法原理353
• 6.9.3 signal()唤醒方法原理355
• 6.10 AQS的实际应用356
• 第7章 JUC容器类358
• 7.1 线程安全的同步容器类358
• 7.2 JUC高并发容器360
• 7.3 CopyOnWriteArrayList362
• 7.3.1 CopyOnWriteArrayList的使用362
• 7.3.2 CopyOnWriteArrayList的原理364
• 7.3.3 CopyOnWriteArrayList 读取操作366
• 7.3.4 CopyOnWriteArrayList写入操作366
• 7.3.5 CopyOnWriteArrayList的迭代器实现367
• 7.4 BlockingQueue368
• 7.4.1 BlockingQueue的特点368
• 7.4.2 阻塞队列的常用方法368
• 7.4.3 常见的BlockingQueue370
• 7.4.4 ArrayBlockingQueue的基本使用372
• 7.4.5 ArrayBlockingQueue构造器和成员374
• 7.4.6 非阻塞式添加元素：add()、offer()方法的原理376
• 7.4.7 阻塞式添加元素：put()方法的原理378
• 7.4.8 非阻塞式删除元素：poll()方法的原理380
• 7.4.9 阻塞式删除元素：take()方法的原理381
• 7.4.10 peek()直接返回当前队列的头元素382
• 7.5 ConcurrentHashMap383
• 7.5.1 HashMap和HashTable的问题383
• 7.5.2 JDK 1.7版本ConcurrentHashMap的结构384
• 7.5.3 JDK 1.7版本ConcurrentHashMap的核心原理385
• 7.5.4 JDK 1.8版本ConcurrentHashMap的结构393
• 7.5.5 JDK 1.8版本ConcurrentHashMap的核心原理395
• 7.5.6 JDK 1.8版本ConcurrentHashMap的核心源码398
• 第8章 高并发设计模式402
• 8.1 线程安全的单例模式402
• 8.1.1 从饿汉式单例到懒汉式单例402
• 8.1.2 使用内置锁保护懒汉式单例404
• 8.1.3 双重检查锁单例模式404
• 8.1.4 使用双重检查锁+volatile405
• 8.1.5 使用静态内部类实现懒汉式单例模式406
• 8.2 Master-Worker模式407
• 8.2.1 Master-Worker模式的参考实现408
• 8.2.2 Netty中Master-Worker模式的实现413
• 8.2.3 Nginx中Master-Worker模式的实现414
• 8.3 ForkJoin模式415
• 8.3.1 ForkJoin模式的原理415
• 8.3.2 ForkJoin框架416
• 8.3.3 ForkJoin框架使用实战416
• 8.3.4 ForkJoin框架的核心API419
• 8.3.5 工作窃取算法421
• 8.3.6 ForkJoin框架的原理423
• 8.4 生产者-消费者模式423
• 8.5 Future模式424
• 第9章 高并发核心模式之异步回调模式426
• 9.1 从泡茶的案例讲起426
• 9.2 join：异步阻塞之闷葫芦427
• 9.2.1 线程的合并流程427
• 9.2.2 调用join()实现异步泡茶喝427
• 9.2.3 join()方法详解429
• 9.3 FutureTask：异步调用之重武器430
• 9.3.1 通过FutureTask获取异步执行结果的步骤431
• 9.3.2 使用FutureTask实现异步泡茶喝431
• 9.4 异步回调与主动调用434
• 9.5 Guava的异步回调模式435
• 9.5.1 详解FutureCallback435
• 9.5.2 详解ListenableFuture436
• 9.5.3 ListenableFuture异步任务437
• 9.5.4 使用Guava实现泡茶喝的实例438
• 9.5.5 Guava异步回调和Java异步调用的区别442
• 9.6 Netty的异步回调模式442
• 9.6.1 GenericFutureListener接口详解443
• 9.6.2 Netty的Future接口详解443
• 9.6.3 ChannelFuture的使用444
• 9.6.4 Netty的出站和入站异步回调444
• 9.7 异步回调模式小结445
• 第10章 CompletableFuture异步回调446
• 10.1 CompletableFuture详解446
• 10.1.1 CompletableFuture的UML类关系446
• 10.1.2 CompletionStage接口447
• 10.1.3 使用runAsync和supplyAsync创建子任务448
• 10.1.4 设置子任务回调钩子449
• 10.1.5 调用handle()方法统一处理异常和结果451
• 10.1.6 线程池的使用452
• 10.2 异步任务的串行执行453
• 10.2.1 thenApply()方法453
• 10.2.2 thenRun()方法455
• 10.2.3 thenAccept()方法455
• 10.2.4 thenCompose()方法456
• 10.2.5 4个任务串行方法的区别458
• 10.3 异步任务的合并执行458
• 10.3.1 thenCombine()方法458
• 10.3.2 runAfterBoth()方法460
• 10.3.3 thenAcceptBoth()方法461
• 10.3.4 allOf()等待所有的任务结束462
• 10.4 异步任务的选择执行463
• 10.4.1 applyToEither()方法463
• 10.4.2 runAfterEither()方法465
• 10.4.3 acceptEither()方法465
• 10.5 CompletableFuture的综合案例466
• 10.5.1 使用CompletableFuture实现泡茶喝实例466
• 10.5.2 使用CompletableFuture进行多个RPC调用468
• 10.5.3 使用RxJava模拟RPC异步回调469