速来围观！阿里 P8 大牛写出的 JDK 源码剖析及大型网站技术架构与业务架构融合之道

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发布于: 2021 年 03 月 09 日

前言

并发编程可选择的方式有多进程、多线程和多协程。对于 Java 来说，它既不像 C++那样，在运行中调用 Linux 的系统 API 去“fork”出多个进程；也不像 Go 那样，在语言层面原生提供多协程。在 Java 中，并发就是多线程模式。

本文基于 JDK 7 和 JDK 8，对整个 Concurrent 包进行全面的源码剖析。JDK 8 中大部分并发功能的实现和 JDK 7 一样，但新增了一些额外特性。例如 CompletableFuture、ConcurrentHashMap 的新实现、StampedLock、LongAdder 等。

对整个 Concurrent 包的源码进行分析，有以下几个目的：

（1）帮助使用者合理地选择解决方案。Concurrent 包很庞大，有各式各样的线程互斥与同步机制。明白实现原理，使用者可以根据自己的业务场景，选择最适合自己的解决方案。避免重复造轮子，也避免因为使用不当而掉到“坑”里。
（2）对源码的分析，将让使用者对内存屏障、CAS 原子操作、锁、无锁等底层原理的认识，不再停留于一个“似是而非”的阶段，而是深刻地认识其本质。
（3）吸收借鉴大师的思维。在 Concurrent 包中，可以看到各种巧妙的并发处理策略。看了 Concurrent 包，才会发现在多线程中，不是只有简陋的互斥锁、通知机制和线程池。

本文将从多线程基础知识讲起，逐步地深入整个 Concurrent 包。读完本书，你将对多线程的原理、各种并发的设计原理有一个全面而深刻的理解。

第 1 章多线程基础

1.1 线程的优雅关闭
1.2 InterruptedException（）函数与 interrupt（）函数
1.3 synchronized 关键字
1.4 wait（）与 notify（）
1.5 volatile 关键字
1.6 JMM 与 happen-before
1.7 内存屏障
1.8 final 关键字
1.9 综合应用：无锁编程

第 2 章 Atomic 类

从本章开始，我们将从简单到复杂，从底层到上层，一步步剖析整个 Concurrent 包的层次体系，如图所示：

2.1 AtomicInteger 和 AtomicLong
2.2 AtomicBoolean 和 AtomicReference
2.3 AtomicStampedReference 和 AtomicMarkableReference
2.4 AtomicIntegerFieldUpdater、AtomicLongFieldUpdater 和 AtomicReferenceFieldUpdater
2.5 AtomicIntegerArray、AtomicLongArray 和 Atomic-ReferenceArray
2.6 Striped64 与 LongAdder

第 3 章 Lock 与 Condition

3.1 互斥锁
3.2 读写锁
3.3 Condition
3.4 StampedLock

第 4 章同步工具类

除了锁与 Condition，Concurrent 包还提供了一系列同步工具类。这些同步工具类的原理，有些也是基于 AQS 的，有些则需要特殊的实现机制，这一章将对所有同步工具类的实现原理进行剖析。

4.1 Semaphore
4.2 CountDownLatch
4.3 CyclicBarrier
4.4 Exchanger
4.5 Phaser

第 5 章并发容器

在 Lock 和 Phaser 的实现中，已经介绍了基于 CAS 实现的无锁队列和无锁栈。本章将全面介绍 Concurrent 包提供的各种并发容器。

5.1 BlockingQueue
5.2 BlockingDeque
5.3 CopyOnWrite
5.4 ConcurrentLinkedQueue/Deque
5.5 ConcurrentHashMap
5.6 ConcurrentSkipListMap/Set

第 6 章线程池与 Future

6.1 线程池的实现原理
6.2 线程池的类继承体系
6.3 ThreadPoolExector
6.4 Callable 与 Future
6.5 ScheduledThreadPoolExecutor
6.6 Executors 工具类

第 7 章 ForkJoinPool

7.1 ForkJoinPool 用法
7.2 核心数据结构
7.3 工作窃取队列
7.4 ForkJoinPool 状态控制
7.5 Worker 线程的阻塞—唤醒机制
7.6 任务的提交过程分析
7.7 工作窃取算法：任务的执行过程分析
7.8 ForkJoinTask 的 fork/join
7.9 ForkJoinPool 的优雅关闭

第 8 章 CompletableFuture

从 JDK 8 开始，在 Concurrent 包中提供了一个强大的异步编程工具 CompletableFuture。在 JDK8 之前，异步编程可以通过线程池和 Future 来实现，但功能还不够强大。CompletableFuture 的出现，使 Java 的异步编程能力向前迈进了一大步。在探讨 CompletableFuture 的原理之前，先详细看一下 CompletableFuture 的用法，从这些用法中，可以看到相较之前的 Future 有哪些能力得到了提升。