写在前面

多线程相对于其他 Java 知识点来讲，有一定的学习门槛，并且了解起来比较费劲。在平时工作中如若使用不当会出现数据错乱、执行效率低（还不如单线程去运行）或者死锁程序挂掉等等问题，所以掌握了解多线程至关重要。

笔者在读完市面上关于 Java 并发编程的资料后，感觉有些知识点不是很清晰，于是在 RedSpider 社区内展开了对 Java 并发编程原理的讨论。鉴于开源精神，我们决定将我们讨论之后的 Java 并发编程原理整理成书籍，分享给大家。

站在巨人的肩上，我们可以看得更远。本书内容的主要来源有博客、书籍、论文，对于一些已经叙述得很清晰的知识点我们直接引用在本书中;对于一些没有讲解清楚的知识点，我们加以画图或者编写 Demo 进行加工;而对于一些模棱两可的知识点，本书在查阅了大量资料的情况下，给出最合理的解释。

写本书的过程也是对自己研究和掌握的技术点进行整理的过程，希望本书能帮助读者快速掌握并发编程技术。

内容简介

第 1 章 进程与线程的基本概念

1.1 进程产生的背景

1.2 上下文切换

第 2 章 Java 多线程入门类和接口

2.1 Thread 类和 Runnable 接口

• 2.1.1 继承 Thread 类

• 2.1.2 实现 Runnable 接口

• 2.1.3 Thread 类构造方法

• 2.1.4 Thread 类的几个常用方法

• 2.1.5 Thread 类与 Runnable 接口的比较

2.2 Callable、Future 与 FutureTask

• 2.2.1 Callable 接口

• 2.2.2 Future 接口

• 2.2.3 FutureTask 类

• 2.2.4 FutureTask 的几个状态

第 3 章 线程组和线程优先级

3.1 线程组(ThreadGroup)

3.2 线程的优先级

3.3 线程组的常用方法及数据结构

• 3.3.1 线程组的常用方法

• 3.3.2 线程组的数据结构

第 4 章 Java 线程的状态及主要转化方法

4.1 操作系统中的线程状态转换

4.2 Java 线程的 6 个状态

• 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 线程状态的转换

• 4.3.1 BLOCKED 与 RUNNABLE 状态的转换

• 4.3.2 WAITING 状态与 RUNNABLE 状态的转换

• 4.3.3 TIMED_WAITING 与 RUNNABLE 状态转换

• 4.3.4 线程中断

第 5 章 Java 线程间的通信

5.1 锁与同步

5.2 等待/通知机制

5.3 信号量

5.4 管道

5.5 其它通信相关

• 5.5.1 join 方法

• 5.5.2 sleep 方法

• 5.5.3 ThreadLocal 类

• 5.5.4 InheritableThreadLocal

第 6 章 Java 内存模型基础知识

6.1 并发编程模型的两个关键问题

6.2 Java 内存模型的抽象结构

• 6.2.1 运⾏时内存的划分

• 6.2.2 既然堆是共享的，为什么在堆中会有内存不可⻅问题？

• 6.2.3 JMM 与 Java 内存区域划分的区别与联系

第 7 章 重排序与 happens-before

7.1 什么是重排序？

7.2 顺序一致性模型与 JMM 的保证

• 7.2.1 数据竞争与顺序一致性

• 7.2.2 顺序一致性模型

• 7.2.3 JMM 中同步程序的顺序一致性效果

• 7.2.4 JMM 中未同步程序的顺序一致性效果

7.3 happens-before

• 7.3.1 什么是 happens-before?

• 7.3.2 天然的 happens-before 关系

第 8 章 volatile

8.1 几个基本概念

• 8.1.1 内存可见性

• 8.1.2 重排序

• 8.1.3 happens-before 规则

8.2 volatile 的内存语义

• 8.2.1 内存可见性

• 8.2.1 禁止重排序

8.3 volatile 的用途

第 9 章 synchronized 与锁

9.1 Synchronized 关键字

9.2 几种锁

• 9.2.1 Java 对象头

• 9.2.2 偏向锁

• 9.2.3 轻量级锁

• 9.2.4 重量级锁

• 9.2.5 总结锁的升级流程

• 9.2.6 各种锁的优缺点对比

第 10 章 乐观锁和悲观锁

10.1 乐观锁与悲观锁的概念

10.2 CAS 的概念

10.3 Java 实现 CAS 的原理 - Unsafe 类

10.4 原子操作-AtomicInteger 类源码简析

10.5 CAS 实现原子操作的三大问题

• 10.5.1 ABA 问题

• 10.5.2 循环时间长开销大

• 10.5.3 只能保证一个共享变量的原子操作

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第 11 章 AQS

11.1 AQS 简介

11.2 AQS 的数据结构

11.3 资源共享模式

11.4 AQS 的主要方法源码解析

• 11.4.1 获取资源

第 12 章 线程池原理

12.1 为什么要使用线程池

12.2 线程池的原理

• 12.2.1 ThreadPoolExecutor 提供的构造方法

• 12.2.2 ThreadPoolExecutor 的策略

• 12.2.3 线程池主要的任务处理流程

• 12.2.4 ThreadPoolExecutor 如何做到线程复用的？

12.3 四种常见的线程池

• 12.3.1 newCachedThreadPool

• 12.3.2 newFixedThreadPool

• 12.3.3 newSingleThreadExecutor

• 12.3.4 newScheduledThreadPool

第 13 章 阻塞队列

13.1 阻塞队列的由来

13.2 BlockingQueue 的操作方法

13.3 BlockingQueue 的实现类

• 13.3.1 ArrayBlockingQueue

• 13.3.2 LinkedBlockingQueue

• 13.3.3 DelayQueue

• 13.3.4 PriorityBlockingQueue

• 13.3.5 SynchronousQueue

13.5 阻塞队列的原理

13.6 示例和使用场景

• 13.6.1 生产者-消费者模型

• 13.6.2 线程池中使用阻塞队列

第 14 章 锁接口和类

14.1 synchronized 的不足之处

14.2 锁的几种分类

• 14.2.1 可重入锁和非可重入锁

• 14.2.2 公平锁与非公平锁

• 14.2.3 读写锁和排它锁

14.3 JDK 中有关锁的一些接口和类

• 14.3.1 抽象类 AQS/AQLS/AOS

• 14.3.2 接口 Condition/Lock/ReadWriteLock

• 14.3.3 ReentrantLock

• 14.3.4 ReentrantReadWriteLock

• 14.3.5 StampedLock

第 15 章 并发容器集合

15.1 同步容器与并发容器

15.2 并发容器类介绍

• 15.2.1 并发 Map

• 15.2.2 并发 Queue

• 15.2.3 并发 Set

第 16 章 CopyOnWrite 容器

16.1 什么是 CopyOnWrite 容器

16.2 CopyOnWriteArrayList

16.3 CopyOnWrite 的业务中实现

第 17 章 通信工具类

17.1 Semaphore

• 17.1.1 Semaphore 介绍

• 17.1.2 Semaphore 案例

• 17.1.3 Semaphore 原理

17.2 Exchanger

17.3 CountDownLatch

• 17.3.1 CountDownLatch 介绍

• 17.3.2 CountDownLatch 案例

• 17.3.3 CountDownLatch 原理

17.4 CyclicBarrier

• 17.4.1 CyclicBarrier 介绍

• 17.4.2 CyclicBarrier Barrier 被破坏

• 17.4.3 CyclicBarrier 案例

• 17.4.4 CyclicBarrier 原理

17.5 Phaser

• 17.5.1 Phaser 介绍

• 17.5.2 Phaser 案例

• 17.5.3 Phaser 原理

第 18 章 Fork/Join 框架

18.1 什么是 Fork/Join

18.2 工作窃取算法

18.3 Fork/Join 的具体实现

• 18.3.1 ForkJoinTask

• 18.3.2 ForkJoinPool

• 18.4 Fork/Join 的使用

第 19 章 Java 8 Stream 并行计算原理

19.1 Java 8 Stream 简介

19.2 Stream 单线程串行计算

19.3 Stream 多线程并行计算

19.4 从源码看 Stream 并行计算原理

19.5 Stream 并行计算的性能提升

第二十章 计划任务

20.1 使用案例

20.2 类结构

20.3 主要方法介绍

• 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 总结