《实战Java高并发程序设计（第2版）》葛一鸣【扫描版_PDF电子书】_计算机类

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《实战Java高并发程序设计（第2版）》葛一鸣【扫描版_PDF电子书_】

内容简介：

在单核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，并行程序开发变得尤为重要。本书主要介绍基于Java的并行程序设计基础、思路、方法和实战。一，立足于并发程序基础，详细介绍Java进行并行程序设计的基本方法。第二，进一步详细介绍了JDK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，详细讨论了“锁”的优化和提高并行程序性能级别的方法和思路。第四，介绍了并行的基本设计模式，以及Java 8/9/10对并行程序的支持和改进。第五，介绍了高并发框架Akka的使用方法。第六，详细介绍了并行程序的调试方法。第七，分析Jetty代码并给出一些其在高并发优化方面的例子。本书内容丰富，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。

作者简介：

葛一鸣：炼数成金特约讲师，国家认证系统分析师，获得Oracle OCP认证。长期从事Java软件开发工作，对Java程序设计、JVM有深入研究，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，着有《实战Java虚拟机》一书，目前在Dataguru开设多门课程，包括Java并发、JVM、Git等。

目  录：

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 7

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) 10

1.3 并发级别 11

1.3.1 阻塞 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) 13

1.3.5 无等待(Wait-Free) 13

1.4 有关并行的两个重要定律 14

1.4.1 Amdahl定律 14

1.4.2 Gustafson定律 16

1.4.3 是否相互矛盾 17

1.5 回到Java：JMM 18

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

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 45

2.2.6 等待线程结束(join)和谦让(yeild) 49

2.3 volatile与Java内存模型(JMM) 50

2.4 分门别类的管理：线程组 53

2.5 驻守后台：守护线程(Daemon) 54

2.6 先做重要的事：线程优先级 56

2.7 线程安全的概念与关键字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 62

2.8.2 并发下的ArrayList 63

2.8.3 并发下诡异的HashMap 64

2.8.4 初学者常见的问题：错误的加锁 67

第3章 JDK并发包 71

3.1 多线程的团队协作：同步控制 71

3.1.1 关键字synchronized的功能扩展：重入锁 72

3.1.2 重入锁的好搭档：Condition 81

3.1.3 允许多个线程同时访问：信号量(Semaphore) 85

3.1.4 ReadWriteLock读写锁 86

3.1.5 倒计数器：CountDownLatch 89

3.1.6 循环栅栏：CyclicBarrier 91

3.1.7 线程阻塞工具类：LockSupport 94

3.1.8 Guava和RateLimiter限流 98

3.2 线程复用：线程池 101

3.2.1 什么是线程池 102

3.2.2 不要重复发明轮子：JDK对线程池的支持 102

3.2.3 刨根究底：核心线程池的内部实现 108

3.2.4 超负载了怎么办：拒绝策略 112

3.2.5 自定义线程创建：ThreadFactory 115

3.2.6 我的应用我做主：扩展线程池 116

3.2.7 合理的选择：优化线程池线程数量 119

3.2.8 堆栈去哪里了：在线程池中寻找堆栈 120

3.2.9 分而治之：Fork/Join框架 124

3.2.10 Guava中对线程池的扩展 128

3.3 不要重复发明轮子：JDK的并发容器 130

3.3.1 超好用的工具类：并发集合简介 130

3.3.2 线程安全的HashMap 131

3.3.3 有关List的线程安全 132

3.3.4 高效读写的队列：深度剖析ConcurrentLinkedQueue类 132

3.3.5 高效读取：不变模式下的CopyOnWriteArrayList类 138

3.3.6 数据共享通道：BlockingQueue 139

3.3.7 随机数据结构：跳表(SkipList) 144

3.4 使用JMH进行性能测试 146

3.4.1 什么是JMH 147

3.4.2 Hello JMH 147

3.4.3 JMH的基本概念和配置 150

3.4.4 理解JMH中的Mode 151

3.4.5 理解JMH中的State 153

3.4.6 有关性能的一些思考 154

3.4.7 CopyOnWriteArrayList类与ConcurrentLinkedQueue类 157

第4章 锁的优化及注意事项 161

4.1 有助于提高锁性能的几点建议 162

4.1.1 减少锁持有时间 162

4.1.2 减小锁粒度 163

4.1.3 用读写分离锁来替换独占锁 165

4.1.4 锁分离 165

4.1.5 锁粗化 168

4.2 Java虚拟机对锁优化所做的努力 169

4.2.1 锁偏向 169

4.2.2 轻量级锁 169

4.2.3 自旋锁 170

4.2.4 锁消除 170

4.3 人手一支笔：ThreadLocal 171

4.3.1 ThreadLocal的简单使用 171

4.3.2 ThreadLocal的实现原理 173

4.3.3 对性能有何帮助 179

4.4 无锁 182

4.4.1 与众不同的并发策略：比较交换 182

4.4.2 无锁的线程安全整数：AtomicInteger 183

4.4.3 Java中的指针：Unsafe类 185

4.4.4 无锁的对象引用：AtomicReference 187

4.4.5 带有时间戳的对象引用：AtomicStampedReference 190

4.4.6 数组也能无锁：AtomicIntegerArray 193

4.4.7 让普通变量也享受原子操作：AtomicIntegerFieldUpdater 194

4.4.8 挑战无锁算法：无锁的Vector实现 196

4.4.9 让线程之间互相帮助：细看SynchronousQueue的实现 201

4.5 有关死锁的问题 205

第5章 并行模式与算法 209

5.1 探讨单例模式 209

5.2 不变模式 213

5.3 生产者-消费者模式 215

5.4 高性能的生产者-消费者模式：无锁的实现 220

5.4.1 无锁的缓存框架：Disruptor 221

5.4.2 用Disruptor框架实现生产者-消费者模式的案例 222

5.4.3 提高消费者的响应时间：选择合适的策略 225

5.4.4 CPU Cache的优化：解决伪共享问题 226

5.5 Future模式 230

5.5.1 Future模式的主要角色 232

5.5.2 Future模式的简单实现 233

5.5.3 JDK中的Future模式 236

5.5.4 Guava对Future模式的支持 238

5.6 并行流水线 240

5.7 并行搜索 244

5.8 并行排序 246

5.8.1 分离数据相关性：奇偶交换排序 246

5.8.2 改进的插入排序：希尔排序 250

5.9 并行算法：矩阵乘法 254

5.10 准备好了再通知我：网络NIO 258

5.10.1 基于Socket的服务端多线程模式 259

5.10.2 使用NIO进行网络编程 264

5.10.3 使用NIO来实现客户端 272

5.11 读完了再通知我：AIO 274

5.11.1 AIO EchoServer的实现 275

5.11.2 AIO Echo客户端的实现 277

第6章 Java 8/9/10与并发 281

6.1 Java 8的函数式编程简介 281

6.1.1 函数作为一等公民 282

6.1.2 无副作用 283

6.1.3 声明式的(Declarative) 283

6.1.4 不变的对象 284

6.1.5 易于并行 284

6.1.6 更少的代码 284

6.2 函数式编程基础 285

6.2.1 FunctionalInterface注释 285

6.2.2 接口默认方法 286

6.2.3 lambda表达式 290

6.2.4 方法引用 291

6.3 一步一步走入函数式编程 293

6.4 并行流与并行排序 298

6.4.1 使用并行流过滤数据 298

6.4.2 从集合得到并行流 299

6.4.3 并行排序 299

6.5 增强的Future：CompletableFuture 300

6.5.1 完成了就通知我 300

6.5.2 异步执行任务 301

6.5.3 流式调用 303

6.5.4 CompletableFuture中的异常处理 303

6.5.5 组合多个CompletableFuture 304

6.5.6 支持timeout的 CompletableFuture 306

6.6 读写锁的改进：StampedLock 306

6.6.1 StampedLock使用示例 307

6.6.2 StampedLock的小陷阱 308

6.6.3 有关StampedLock的实现思想 310

6.7 原子类的增强 313

6.7.1 更快的原子类：LongAdder 314

6.7.2 LongAdder功能的增强版：LongAccumulator 320

6.8 ConcurrentHashMap的增强 321

6.8.1 foreach操作 321

6.8.2 reduce操作 321

6.8.3 条件插入 322

6.8.4 search操作 323

6.8.5 其他新方法 324

6.9 发布和订阅模式 324

6.9.1 简单的发布订阅例子 326

6.9.2 数据处理链 328

第7章 使用Akka构建高并发程序 331

7.1 新并发模型：Actor 332

7.2 Akka之Hello World 332

7.3 有关消息投递的一些说明 336

7.4 Actor的生命周期 337

7.5 监督策略 341

7.6 选择Actor 346

7.7 消息收件箱(Inbox) 346

7.8 消息路由 348

7.9 Actor的内置状态转换 351

7.10 询问模式：Actor中的Future 354

7.11 多个Actor同时修改数据：Agent 356

7.12 像数据库一样操作内存数据：软件事务内存 359

7.13 一个有趣的例子：并发粒子群的实现 363

7.13.1 什么是粒子群算法 364

7.13.2 粒子群算法的计算过程 364

7.13.3 粒子群算法能做什么 366

7.13.4 使用Akka实现粒子群 367

第8章 并行程序调试 375

8.1 准备实验样本 375

8.2 正式起航 376

8.3 挂起整个虚拟机 379

8.4 调试进入ArrayList内部 380

第9章 多线程优化示例—Jetty核心代码分析 385

9.1 Jetty简介与架构 385

9.2 Jetty服务器初始化 387

9.2.1 初始化线程池 387

9.2.2 初始化ScheduledExecutorScheduler 389

9.2.3 初始化ByteBufferPool 390

9.2.4 维护ConnectionFactory 393

9.2.5 计算ServerConnector的线程数量 394

9.3 启动Jetty服务器 394

9.3.1 设置启动状态 394

9.3.2 注册ShutdownMonitor 395

9.3.3 计算系统的线程数量 395

9.3.4 启动QueuedThreadPool 396

9.3.5 启动Connector 396

9.4 处理HTTP请求 399

9.4.1 Accept成功 399

9.4.2 请求处理 401

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Java

摘要：《实战Java高并发程序设计（第2版）》葛一鸣【扫描版_PDF电子书】是一部聚焦Java并发编程领域的重要技术著作，围绕现代软件开发中高并发场景的核心需求展开系统讲解。全书从并发基础理论入手，逐步深入线程机制、锁优化、JDK并发工具、并行计算框架以及高性能系统设计等关键内容，通过大量案例与实践经验，帮助开发者建立完整的高并发知识体系。对于希望提升程序性能、掌握多线程开发技巧、理解底层实现原理的读者而言，本书具有较高的学习价值和参考意义。无论是初学者了解并发编程思想，还是有经验的工程师研究性能优化方案，都能够从书中获得丰富的技术启发。通过理论与实践的结合，读者不仅能够理解高并发程序设计的核心理念，还能够将相关技术应用于企业级项目开发，为构建稳定、高效、可扩展的软件系统奠定坚实基础。

并发编程基础体系

《实战Java高并发程序设计（第2版）》首先从并发编程的基本概念出发，对线程、进程以及并发与并行之间的区别进行了细致说明。对于很多开发人员而言，并发编程的难点往往不在于代码编写，而在于对底层运行机制的理解。本书通过循序渐进的方式帮助读者建立正确的认知框架，使复杂的理论知识变得更加清晰易懂。

在介绍线程相关内容时，书中详细分析了Java线程的创建方式、生命周期以及调度机制。通过对Thread类和Runnable接口的讲解，读者能够了解不同实现方式的特点与适用场景。同时，针对线程状态转换过程中的关键问题，书中也进行了深入阐释，使开发者能够准确把握线程运行规律。

针对多线程环境下常见的数据共享问题，作者重点讲解了线程安全概念以及可见性、有序性和原子性等核心知识。通过具体案例展示了错误并发操作可能引发的后果，让读者更加深刻地认识到并发编程中的潜在风险。

Java内存模型是理解高并发编程的重要基础。本书对JMM进行了系统解析，从主内存与工作内存的关系到happens-before原则，都给予了详细说明。通过这些内容，读者能够理解为什么某些代码在单线程环境下运行正常，而在多线程环境下却会出现不可预测的问题。

线程同步核心技术

在高并发开发过程中，线程同步是保证程序正确运行的重要手段。本书围绕同步机制展开深入讲解，从最基础的synchronized关键字到高级锁机制，都进行了系统分析。读者可以通过学习掌握不同同步方案之间的差异以及实际应用技巧。

对于synchronized的底层实现原理，书中不仅介绍了基本用法，还深入分析了对象监视器、锁升级机制以及偏向锁、轻量级锁和重量级锁等内容。这种由表及里的讲解方式，使读者能够从更高层面理解Java锁机制的设计思想。

除了内置锁之外，本书还重点介绍了Lock接口及其实现类。ReentrantLock作为实际项目中广泛使用的同步工具，其公平锁与非公平锁机制、可中断锁特性以及条件变量应用都得到了详细阐述。这些内容有助于开发者根据实际需求选择合适的同步方案。

在解决线程协作问题方面，书中还讲解了wait、notify以及notifyAll等经典机制，并结合生产者消费者模型进行分析。通过这些典型案例，读者能够理解线程间通信的重要性以及各种同步工具的实际价值。

并发工具深入解析

随着Java平台的发展，JDK提供了大量实用的并发工具类。本书对这些工具进行了全面介绍，使开发者能够更加高效地完成复杂并发任务。相比传统同步方式，这些工具在性能和易用性方面具有明显优势。

书中详细讲解了ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList以及BlockingQueue等常用容器。通过分析其内部实现机制，读者不仅能够掌握使用方法，还能够理解其高性能背后的设计原理。在高并发系统开发中，这些容器往往发挥着关键作用。

对于线程池技术，本书给予了大量篇幅进行介绍。从Executor框架到ThreadPoolExecutor核心参数配置，再到任务队列和拒绝策略选择，内容覆盖十分全面。开发者通过学习能够有效避免频繁创建线程带来的资源浪费问题。

在并发控制方面，书中还深入介绍了CountDownLatch、CyclicBarrier以及Semaphore等同步辅助工具。这些组件能够帮助开发者更加灵活地实现线程协同工作，提高系统整体运行效率。

除此之外，Future、Callable以及CompletableFuture等异步编程技术也在书中得到详细分析。随着现代应用对响应速度要求不断提高，异步任务处理已经成为高性能系统的重要组成部分，而这些内容正好为读者提供了系统性的学习路径。

高性能架构实践应用

高并发编程不仅涉及代码实现，更与系统架构设计密切相关。《实战Java高并发程序设计（第2版）》在介绍理论知识的同时，也非常注重实践应用，通过丰富案例展示高性能系统的构建方法。

Fork/Join框架是Java并行计算的重要组成部分。书中围绕任务拆分、工作窃取算法以及性能优化策略进行了详细讲解。读者通过学习能够掌握如何利用多核处理器资源，提高复杂计算任务的执行效率。

对于并行流和函数式编程相关内容，本书也进行了介绍。随着Java版本不断升级，新的并发编程方式为开发者提供了更多选择。通过这些技术，很多复杂的并发处理逻辑能够得到更加简洁优雅的实现。

在性能调优方面，作者结合实际开发经验，对锁竞争、线程切换以及资源争用等问题进行了分析，并提出了相应优化思路。通过性能监控工具与调试方法的配合使用，开发者能够更加精准地发现系统瓶颈。

企业级应用往往需要面对海量用户访问和复杂业务场景。本书通过多个综合案例展示了高并发技术在实际项目中的应用价值。从架构设计到代码实现，再到性能测试与优化过程，读者能够获得完整的实践经验参考。

这些案例不仅强化了理论知识的理解，也帮助开发者建立解决实际问题的能力。通过学习书中的设计思路和实现方法，读者能够更好地应对大型分布式系统和互联网应用开发过程中遇到的各种挑战。

总结：

《实战Java高并发程序设计（第2版）》葛一鸣【扫描版_PDF电子书】以扎实的理论基础和丰富的实践案例，全面覆盖了Java高并发开发领域的重要知识点。从并发原理到线程同步，从并发工具到系统优化，内容层次清晰，结构完整，为读者构建了系统化的学习体系。

无论是希望深入理解Java并发机制的技术爱好者，还是从事企业级应用开发的软件工程师，都能够从本书中获得宝贵的知识积累与实践经验。通过持续学习和应用书中的技术方法，开发者能够不断提升系统性能设计能力，为构建稳定、高效、高可用的软件产品提供有力支持。

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