Java并发编程实战 / 全面系统提升你的并发编程能力
王宝令
资深架构师
 
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  • 开篇词 | 你为什么需要学习并发编程?

    看透并发的本质逻辑,坚持做有长期价值的事儿,让你的一分辛劳成就三分收获。

  • 学习攻略 | 如何才能学好并发编程?

    学习并发编程时,如何才能一分辛劳三分收获呢?你需要有两个方面的突破。

  • 01 | 可见性、原子性和有序性问题:并发编程Bug的源头

    深刻理解可见性、原子性、有序性在并发场景下的原理后,很多并发Bug都是可以理解和诊断的。

  • 02 | Java内存模型:看Java如何解决可见性和有序性问题

    Java的内存模型是并发编程领域的一次重要创新,也是职场面试中的热门考点。它可以解决可见性和有序性导致的问题。

  • 03 | 互斥锁(上):解决原子性问题

    对于并发编程中的原子性问题,必须深入分析锁定对象和受保护资源的关系,综合考虑受保护资源的访问路径,多方面考量用好互斥锁。

  • 04 | 互斥锁(下):如何用一把锁保护多个资源?

    如何保护多个资源?类比门票管理,其实核心就是要选对锁,梳理出共享资源,找出访问路径,然后再将所有的访问路径设置合适的锁。

  • 05 | 一不小心就死锁了,怎么办?

    在优化性能的过程中,要特别注意可能导致的死锁问题。

  • 06 | 用“等待-通知”机制优化循环等待

    等待-通知机制是一种非常普遍的线程间协作方式。

  • 07 | 安全性、活跃性以及性能问题

    并发编程是一个复杂的技术领域,微观上涉及到原子性问题、可见性问题和有序性问题,宏观则表现为安全性、活跃性以及性能问题。

  • 08 | 管程:并发编程的万能钥匙

    并发编程里两大核心问题——互斥和同步,都可以由管程来解决。学好管程,就相当于掌握了一把并发编程的万能钥匙。

  • 09 | Java线程(上):Java线程的生命周期

    理解Java线程的各种状态以及生命周期对于诊断多线程Bug非常有帮助。

  • 10 | Java线程(中):创建多少线程才是合适的?

    创建多少线程合适,这不是一个简单的问题,要看多线程具体的应用场景。

  • 11 | Java线程(下):为什么局部变量是线程安全的?

    很多人都知道局部变量是不存在数据竞争的,但是至于原因嘛,就说不清楚了。

  • 12 | 如何用面向对象思想写好并发程序?

    在Java语言里,面向对象思想能够让并发编程变得更简单。

  • 13 | 理论基础模块热点问题答疑

    学好理论有思路,关注细节定成败。

  • 14 | Lock和Condition(上):隐藏在并发包中的管程

    Java SDK并发包通过Lock和Condition两个接口来实现管程,分别解决互斥和同步问题。

  • 15 | Lock和Condition(下):Dubbo如何用管程实现异步转同步?

    Lock&Condition实现的管程相对于synchronized实现的管程来说更加灵活、功能也更丰富。

  • 16 | Semaphore:如何快速实现一个限流器?

    使用信号量可以轻松实现一个限流器,并且帮助阻塞和唤醒操作,使用起来还是非常简单的。

  • 17 | ReadWriteLock:如何快速实现一个完备的缓存?

    针对读多写少这种并发场景,Java SDK并发包提供了读写锁——ReadWriteLock,非常容易使用,并且性能很好。

  • 18 | StampedLock:有没有比读写锁更快的锁?

    StampedLock的性能比读写锁还要好。本文介绍了它的使用方法、内部工作原理以及在使用时的注意事项。

  • 19 | CountDownLatch和CyclicBarrier:如何让多线程步调一致?

    CountDownLatch和CyclicBarrier是Java并发包提供的两个非常易用的线程同步工具类。

  • 20 | 并发容器:都有哪些“坑”需要我们填?

    Java 1.5之前提供的同步容器虽能保证线程安全,但性能很差;之后提供的并发容器则做了很多优化,并且类型也更加丰富了。

  • 21 | 原子类:无锁工具类的典范

    Java SDK并发包将无锁方案封装提炼之后,实现了一系列的原子类,内容丰富。无锁方案相对互斥锁方案,最大的好处就是性能。

  • 22 | Executor与线程池:如何创建正确的线程池?

    线程池在Java并发编程领域非常重要,很多大厂的编码规范都要求必须通过线程池来管理线程。

  • 23 | Future:如何用多线程实现最优的“烧水泡茶”程序?

    利用多线程可以快速将一些串行的任务并行化,从而提高性能;如果任务之间有依赖关系,也基本上都可以用Future来解决。

  • 24 | CompletableFuture:异步编程没那么难

    Java在1.8版本提供了CompletableFuture来支持异步编程,虽复杂但功能也着实让人震撼。

  • 25 | CompletionService:如何批量执行异步任务?

    CompletionService将线程池和阻塞队列的功能融合在了一起,能够让批量异步任务的管理更简单。

  • 26 | Fork/Join:单机版的MapReduce

    Fork/Join并行计算框架主要解决的是分治任务,核心组件是ForkJoinPool,它支持任务窃取机制,性能很好。

  • 27 | 并发工具类模块热点问题答疑

    这模块13篇文章的13个思考题,基本上都是相关工具类在使用中需要特别注意的一些细节问题。

  • 28 | Immutability模式:如何利用不变性解决并发问题?

    Immutability模式是最简单的解决并发问题的方法,可以作为你解决并发问题的一个首选。

  • 29 | Copy-on-Write模式:不是延时策略的COW

    Copy-on-Write在很多领域都有着广泛的应用,潜力巨大。

  • 30 | 线程本地存储模式:没有共享,就没有伤害

    线程本地存储模式本质上是一种避免共享的方案。没有共享,自然也就没有并发问题。

  • 31 | Guarded Suspension模式:等待唤醒机制的规范实现

    Guarded Suspension模式本质上是一种等待唤醒机制的实现,只不过规范化了。

  • 32 | Balking模式:再谈线程安全的单例模式

    Balking模式本质上是一种规范化地解决“多线程版本的if”的方案,经典实现是使用互斥锁。

  • 33 | Thread-Per-Message模式:最简单实用的分工方法

    并发编程领域里,解决分工问题也有一系列的设计模式,其中就有我们今天要重点介绍的Thread-Per-Message模式。

  • 34 | Worker Thread模式:如何避免重复创建线程?

    Worker Thread模式能避免线程频繁创建、销毁的问题,而且能够限制线程的最大数量。

  • 35 | 两阶段终止模式:如何优雅地终止线程?

    两阶段终止模式是一种应用很广泛的并发设计模式,在Java语言中用于优雅地终止线程。

  • 36 | 生产者-消费者模式:用流水线思想提高效率

    除了在线程池中的应用,为了提升性能,并发编程领域很多地方也都用到了生产者-消费者模式。

  • 37 | 设计模式模块热点问题答疑

    本文对前面的9种设计模式做个分类和总结,同时也对前面各章的课后思考题做个答疑。

  • 38 | 案例分析(一):高性能限流器Guava RateLimiter

    本文介绍了Guava是如何实现令牌桶算法的,Guava RateLimiter扩展了该算法,解决了高并发下的限流问题。

对于一个Java程序员而言,能否熟练掌握并发编程是判断他优秀与否的重要标准之一。因为并发编程是Java语言中最为晦涩的知识点,它涉及操作系统、内存、CPU、编程语言等多方面的基础能力,更为考验一个程序员的内功。

那到底应该怎么学习并发编程呢?Java SDK的并发工具包有很多,是要死记硬背每一个工具的优缺点和使用场景吗?当然不是,想要学好并发编程,你需要从一个个单一的知识和技术中“跳出来”,高屋建瓴地看问题,并逐步建立自己的知识体系。

本专栏希望能够帮助你建立起一张处理并发问题的全景图,让你能够彻底理解并发问题的本质所在。同时,专栏还会深入介绍Java并发编程技术背后的逻辑关系以及应用场景,助你能够游刃有余地游走在这些技术之中。

作者简介

王宝令,资深架构师,毕业于东北大学,目前在某大型互联网公司从事电商架构相关的设计工作。王宝令曾主导研发了支持高并发处理能力的API网关、高性能数据库连接池以及海量数据归档平台。

毕业至今,王宝令已前前后后写了15年的程序,曾任职于用友、金蝶、惠普等公司。最近6年他一直从事Java开发平台和基础中间件的设计开发工作。

专栏模块

专栏共45期,分为5大模块。

1. 并发理论基础

这个模块主要介绍并发编程相关的概念和理论。但不会死板地堆叠结论,而是关注具体概念和理论的产生背景,挖掘它们背后的逻辑关系,发现核心矛盾并寻找解决方案。比如,深度认识Java内存模型、死锁产生的原因和解决方案、线程间的协作机制,等等。

2. 并发工具类

这个模块主要探讨Java SDK里的并发工具类。这些工具类大部分都是基于管程实现的,所以这里会首先介绍隐藏在并发包中的管程及其使用。紧接着还会为你详细解读信号量、读写锁、CountDownLatch和CyclicBarrier,以及并发编程的三个核心问题“分工”“同步”“互斥”相关的技术内容。

3. 并发设计模式

并发设计模式是解决并发问题的最佳实践。这个模块将会介绍9种常见的设计模式。其中,前3种设计模式的核心思想是避免共享变量,从而避免并发问题;后面6种设计模式则都属于典型的分工模式。

4. 案例分析

这个模块着重分析4个经典的开源框架是如何处理并发问题的,包括高性能限流器Guava RateLimiter、高性能网络应用框架Netty、高性能队列Disruptor、高性能数据库连接池HiKariCP,希望能够帮你融会贯通相关知识点,并从实战场景中思考问题的最优解。

5. 其他并发模型

并发问题是一个通用问题,Java语言解决并发问题采用的是共享内存模型,但这个模型并不是解决并发问题唯一的模型。这个模块将会介绍共享内存模型之外的模型,主要有Actor模型、软件事务内存、协程和CSP模型。

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