Multithreaded Programming with Java Technology pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

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出版者:Prentice Hall PTR

作者:Bil Lewis

出品人:

页数:461

译者:

出版时间:1999-12-09

价格:USD 49.99

装帧:Paperback

isbn号码:9780130170071

丛书系列:

图书标签:

• 多线程
• Java
• Multithreading
• Concurrency
• Programming
• Threads
• Java Technology
• Software Development
• Computer Science
• API
• Design Patterns

《深入理解并发控制：从底层原理到高级实践》 内容提要： 本书旨在为软件工程师提供一套全面且深入的并发编程知识体系。我们聚焦于并发控制这一核心难题，剖析其在现代多核处理器架构下的复杂性与挑战，并提供一套结构化的学习路径，从基础的同步原语到复杂的分布式锁设计，覆盖了从理论到实践的各个层面。本书不仅探讨了如何编写正确、高效的并发代码，更重要的是，引导读者理解“为什么”要这样做，从而培养出对并发问题的深刻洞察力。 第一部分：并发的基石与挑战 第一章：现代计算环境下的并发模型 本章首先描绘了现代CPU架构（如多核、乱序执行、缓存一致性协议MESI）如何影响我们对程序执行顺序的传统理解。我们将深入探讨内存模型（Memory Model）的重要性，详细解析硬件层面的可见性保证与编程语言层面的抽象。我们将对比不同的内存模型（如顺序一致性模型、释放一致性模型），并阐明为什么理解这些底层机制是编写无锁（Lock-Free）或无等待（Wait-Free）算法的前提。 第二章：原子操作与竞争条件 原子性是并发编程的基石。本章深入探讨了实现原子操作的技术手段，包括内存屏障（Fences/Barriers）的原理和实际应用。我们将剖析硬件提供的CAS（Compare-and-Swap）指令，并展示如何利用它来构建更高级的同步结构。此外，本章详细分析了常见的竞争条件类型，如读-写冲突、死锁、活锁和饥饿，并提供了一套系统的检测和预防策略。 第二章的重点在于： 区分编译器的重排序与CPU的重排序，理解在不同硬件平台上，确保代码顺序执行所需的最小化屏障集合。 第二部分：同步机制的精深运用 第三章：锁的艺术：从互斥到读写优化 本章对传统的互斥锁（Mutex）进行了细致的剖析。我们将超越简单的`acquire/release`模型，研究不同锁的内部实现机制，例如自旋锁（Spin Locks）在高竞争场景下的性能表现与局限性。重点内容包括： 公平性与非公平性锁的权衡： 如何通过队列机制保证FIFO顺序，以及这种保证带来的性能开销。 读写锁（Read-Write Locks）的优化策略： 分析读多写少的场景中，如何通过分离读写锁来最大化并行度。 锁的粒度控制： 探讨如何通过细化锁粒度来提升并发度，同时警惕由此带来的锁膨胀效应。 第四章：条件变量与复杂同步模式 条件变量（Condition Variables）是实现生产者-消费者、信号量等复杂同步模式的关键。本章深入讲解条件变量的正确使用范式，强调“谓词循环”（Spurious Wakeups）的处理，并阐明其与互斥锁的绑定关系。 我们将重点分析以下高级模式： 信号量（Semaphores）： 不仅仅是计数器，而是资源访问的调度器。 屏障（Barriers）： 用于线程同步，确保一组线程在进入下一阶段前都已完成当前任务的机制。 屏障的实现与应用： 尤其是在批处理计算和迭代算法中如何高效地使用屏障。 第三部分：现代并发设计的范式 第五章：无锁编程：挑战与收益 无锁数据结构是高性能计算的必然趋势。本章将系统地介绍构建无锁结构的基本原则，重点讲解如何利用原子操作（CAS循环）来替代传统锁。我们将构建并分析以下经典无锁结构： 无锁栈（Lock-Free Stack）： 深入剖析Michael & Scott算法中的“三步引用计数”问题（ABA问题）及其解决方案。 无锁队列（Lock-Free Queue）： 详细解读著名的Michael & Scott单入单出（M&S）队列算法，并对比单生产者/单消费者（SPSC）队列的高效实现。 第六章：并发集合与并发实用工具 本章侧重于在实际应用中常用的并发数据结构。我们将对比不同并发集合（如ConcurrentHashMap的演进、TreeSet的并发版本）的设计思想，理解它们如何通过分段（Segmenting）或局部化（Partitioning）来减少锁的竞争。 此外，本章将探讨`CompletableFuture` (或类似语言特性) 的设计哲学，即如何通过组合和链接异步任务，将并发控制从显式的同步变为声明式的流程编排。 第四部分：并发的性能分析与调试 第七章：性能瓶颈与测量 并发编程的陷阱往往在于性能。本章提供了一套实用的性能分析工具和方法论。我们将学习如何使用火焰图、性能计数器来识别缓存未命中、伪共享（False Sharing）和锁竞争这三大并发性能杀手。 伪共享的深度解析： 专门用一节讲解伪共享的原理——跨缓存行的写入操作如何导致缓存行失效，并展示如何通过结构填充（Padding）来规避这一问题，实现最优的内存布局。 第八章：并发错误的调试与验证 并发错误（Race Condition, Deadlock）的间歇性使得调试异常困难。本章介绍： 静态分析工具： 如何利用编译器警告和静态检查工具提前发现潜在的同步错误。 动态分析与隔离： 介绍Thread Sanitizer (TSan) 等运行时检测工具的工作原理，以及如何利用它们重现和定位难以捉摸的竞态条件。 测试的艺术： 强调模糊测试（Fuzz Testing）和随机化执行顺序在并发测试中的关键作用。 总结： 本书的最终目标是培养出能够设计健壮、高性能并发系统的架构师。通过对底层硬件、同步原语、高级设计模式以及性能分析方法的全面覆盖，读者将能够自信地驾驭多核时代的编程挑战。

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我一直认为，理解 Java 内存模型（JMM）是精通多线程编程的关键。在这本书中，作者花费了相当大的篇幅来阐述 JMM。我欣喜地发现，他并没有简单地罗列 JMM 的规则，而是通过大量的图示和精心设计的代码示例，来展示不同指令重排序的可能结果，以及线程之间的可见性问题。书中对 `happens-before` 关系的讲解尤为重要，我希望它能清晰地解释各种 `happens-before` 规则（如程序顺序规则、监视器锁规则、`volatile` 变量规则、线程启动规则、线程终止规则、线程中断规则、传递性规则）是如何在实践中发挥作用的，以及它们如何保证并发程序的正确性。我特别期待书中能够深入分析 `synchronized` 和 `volatile` 在 JMM 中的作用，以及它们如何与 JMM 的各种规则相互作用。例如，作者可能会通过分析一个简单的“双重检查锁定”（Double-Checked Locking）模式的实现，来揭示其中潜在的并发问题，并说明如何利用 JMM 的规则来编写线程安全的单例模式。此外，我对书中关于原子操作（`Atomic` classes）的讲解也充满期待，我希望它能解释 `AtomicInteger`、`AtomicReference` 等类是如何通过 CAS（Compare-And-Swap）操作来实现无锁并发的，以及 CAS 操作的优点和潜在的 ABA 问题。总之，这本书在 JMM 方面的深入探讨，无疑是我提升并发编程能力的一个重要抓手。

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这本书的结尾部分，我最期待的是它能对现代 Java 并发编程的最新发展和未来趋势进行展望。随着 Java 版本的不断更新，新的并发特性也在不断涌现，例如 Project Loom（虚拟线程）的出现，极大地改变了我们处理高并发 I/O 密集型任务的方式。我希望书中能对这些新特性进行介绍，并讨论它们如何影响我们现有的并发编程模型。例如，虚拟线程的引入，是否会让我们重新思考线程池的配置和使用？对于异步编程，除了 `CompletableFuture` 之外，书中是否会介绍其他更现代的异步编程框架或模式？我希望作者能够分享一些关于如何构建可伸缩、弹性的分布式系统的经验，而这些系统往往离不开高效的并发处理。最后，我希望书中能够给出一些关于如何持续学习和跟进 Java 并发领域最新发展的建议，例如推荐一些有价值的博客、论文、开源项目，以及参加相关的技术会议。一个优秀的教程，不仅要教给读者知识，更要点燃读者持续探索的热情。

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在这本书中，我特别关注了关于线程通信和协作的部分。在多线程编程中，仅仅保证线程安全是不够的，线程之间还需要能够有效地进行信息传递和协调工作，才能共同完成复杂的任务。书中对 `wait()`, `notify()`, 和 `notifyAll()` 方法的讲解，我相信会非常细致。我希望它不仅会解释这些方法的用法，还会深入探讨它们在 `synchronized` 块中的使用规则，以及它们与 `Condition` 接口的区别和联系。特别是关于 `notify()` 和 `notifyAll()` 的选择，书中应该会给出明确的指导，以及在不同场景下哪种更适合。我非常期待书中能够提供经典的线程通信模型示例，例如生产者-消费者模型，并详细解析如何利用 `wait()` 和 `notify()` 来实现生产者和消费者的有序工作，以及如何避免“虚假唤醒”（spurious wakeups）的问题。此外，我希望书中能介绍一些更高级的线程协作机制，例如 `CountDownLatch`、`CyclicBarrier` 和 `Semaphore`。`CountDownLatch` 可以用来等待一组线程完成任务，`CyclicBarrier` 可以用来等待一组线程到达某个同步点，而 `Semaphore` 可以用来限制同时访问某个资源的线程数量。我希望书中能提供这些工具的实际应用案例，展示如何利用它们来简化并发程序的编写，并提高程序的效率和可读性。

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这本书在处理 Java 并发工具包（`java.util.concurrent`）方面，展现出了令人印象深刻的深度和广度。我非常看重这一点，因为在实际项目中，我们往往会选择使用这些成熟的并发工具，而不是从头开始编写复杂的同步代码。书中对 `ExecutorService` 和 `ThreadPoolExecutor` 的讲解尤为精彩。它详细阐述了不同类型的线程池（如固定线程池、缓存线程池、单线程线程池）的适用场景，并深入分析了 `ThreadPoolExecutor` 的核心参数，如核心线程数、最大线程数、线程存活时间、任务队列类型以及拒绝策略。通过书中提供的示例，我能够清晰地理解如何根据应用的需求来配置线程池，以达到最佳的性能和资源利用率。此外，我对书中关于并发集合的讨论也充满了兴趣。`ConcurrentHashMap` 的分段锁机制，`CopyOnWriteArrayList` 的写时复制策略，以及 `BlockingQueue` 的各种实现（如 `ArrayBlockingQueue`、`LinkedBlockingQueue`）的特点和使用场景，都被作者剖析得淋漓尽致。我特别希望能看到书中提供一些关于如何利用这些并发集合来构建高效、线程安全的数据结构和算法的案例，例如如何在多线程环境下安全地进行大规模数据聚合，或者如何实现一个高性能的发布-订阅模型。这本书的优点在于，它不仅介绍了这些工具的 API，更重要的是解释了它们背后的设计思想和工作原理，这对于我能够灵活运用它们解决复杂问题至关重要。

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我一直对并发编程中的死锁问题深感头疼，这本书在这方面的论述我相当期待。死锁是并发程序中最难以调试的 bug 之一，一个好的教程应该能够帮助读者理解死锁产生的根本原因，并提供有效的预防和检测手段。我希望书中能够清晰地解释死锁产生的四个必要条件（互斥使用、请求和保持、不可剥夺、循环等待），并提供一些经典的死锁场景分析，例如经典的“哲学家就餐问题”。更重要的是，我期待书中能够提供实用的死锁预防策略，例如按顺序获取锁、使用 `tryLock()` 配合超时机制、以及避免嵌套锁。对于死锁的检测，我希望书中能介绍一些工具和方法，例如如何利用 JVM 的诊断工具来捕获死锁信息，或者如何通过分析程序日志来定位死锁。此外，我希望书中能讨论如何编写能够优雅地处理死锁的代码，即使死锁发生，也能将影响降到最低。例如，通过设置合理的超时时间，让程序能够从部分死锁状态中恢复。这本书在死锁问题上的深入讲解，无疑将是我解决并发编程中棘手问题的有力武器。

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对于任何一个关注性能的开发者来说，并发编程的性能调优是绕不开的话题。我翻阅这本书，主要就是想看看它在这方面能提供多少有价值的见解。我期待书中能够深入剖析多线程编程中的性能瓶颈，例如锁竞争、线程上下文切换、内存可见性问题等，并提出相应的优化方案。我希望书中能提供一些关于如何衡量并发程序的性能的指导，例如如何使用 JMH（Java Microbenchmark Harness）来编写微基准测试，以及如何分析测试结果。我特别期待书中能给出关于线程池配置优化的具体建议，如何根据 CPU 核心数、任务类型（CPU 密集型还是 I/O 密集型）来选择合适的线程数和队列大小。此外，我希望书中能讨论一些高级的性能优化技巧，例如如何利用非阻塞 I/O（NIO）来提高 I/O 密集型应用的吞吐量，或者如何使用无锁数据结构来减少锁竞争带来的开销。书中对 `volatile` 关键字在性能方面的讨论也十分重要，我希望它能解释 `volatile` 如何通过禁止指令重排序来影响性能，以及在什么情况下使用 `volatile` 是有益的，在什么情况下可能会带来负面影响。

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这本书，顾名思义，聚焦于 Java 的多线程编程。我拿到这本书时，正是我在项目中遇到一些棘手并发问题的时候，急需提升这方面的理解和技能。这本书的封面设计简洁而专业，封底的介绍也相当吸引人，它承诺深入剖析 Java 线程的创建、生命周期管理、同步机制，以及如何利用 Java 提供的各种工具类来构建健壮、高效的多线程应用程序。我特别期待它能在线程池的实现、锁的原理（如 `ReentrantLock` 和 `synchronized` 的细微差别）、以及 `volatile` 关键字的真正作用等方面给出详尽的解释。在现代软件开发中，尤其是在处理高并发场景，例如 Web 服务器、大数据处理、分布式系统等，对多线程的深入理解是不可或缺的。这本书的作者在 Java 领域似乎有着丰富的经验，我希望书中能包含大量的实际代码示例，这些示例最好能覆盖从基础的线程通信到复杂的生产者-消费者模型、读写锁的应用场景，甚至是并发集合（如 `ConcurrentHashMap`）的使用技巧。我也希望它能触及一些更高级的主题，比如并发的性能调优、死锁的检测与避免策略，以及如何利用 Java Memory Model (JMM) 来更好地理解并发行为。毕竟，理解 JMM 是写出正确且高性能并发代码的基石。总而言之，我对这本书抱有很高的期望，希望它能成为我解决实际多线程编程挑战的得力助手，并帮助我建立起扎实的多线程编程思维。

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翻开这本书，我首先被其精巧的章节结构所吸引。它并非直接抛出晦涩的概念，而是循序渐进地引导读者进入多线程的世界。从 Java 线程的基本概念，如线程的启动、休眠、中断，到对线程生命周期的深入探讨，作者都处理得恰到好处，不会让初学者感到 overwhelming。我尤其欣赏的是，书中并没有仅仅停留在理论层面，而是大量地穿插了生动形象的类比和精心设计的代码片段。例如，在讲解线程同步时，作者通过一个“银行账户存取款”的场景，生动地展示了多线程环境下数据不一致的可能性，并由此引出了 `synchronized` 关键字的作用。随后，他又进一步解释了 `synchronized` 的底层实现原理，包括监视器锁（monitor lock）的概念，以及它如何保证线程的安全访问。此外，书中对 `wait()`、`notify()` 和 `notifyAll()` 方法的讲解也十分细致，它不仅说明了它们的基本用法，还强调了在使用这些方法时需要注意的先决条件，如必须在 `synchronized` 代码块或方法中调用，以及它们与 `sleep()` 方法的区别。这一点对于避免常见的并发编程陷阱至关重要。我对书中关于 `volatile` 关键字的章节充满了期待，希望它能清晰地解释 `volatile` 如何保证内存可见性和禁止指令重排序，以及在哪些场景下使用 `volatile` 是恰当的，而在哪些场景下它并不能替代锁。总的来说，这本书的讲解方式既严谨又不失趣味，让我在学习多线程的同时，能够真正理解其背后的原理。

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这本书的另一个亮点在于它对线程池和并发任务管理的深入探讨。我一直对如何有效地管理线程资源感到好奇，尤其是在处理大量异步任务时。书中对 `ExecutorService` 的讲解非常全面，它不仅介绍了如何创建和提交任务，还深入分析了线程池的生命周期管理，包括如何优雅地关闭线程池，以及如何处理未完成的任务。我特别欣赏书中关于“任务拒绝策略”（Rejection Policies）的讨论，它详细介绍了四种内置的拒绝策略（`AbortPolicy`、`CallerRunsPolicy`、`DiscardPolicy`、`DiscardOldestPolicy`），并提供了如何在实际场景中选择和自定义拒绝策略的建议。这对于防止线程池过载导致服务不可用至关重要。我非常期待书中能提供一些关于如何监控线程池性能的示例，例如如何收集线程池的统计信息（如活动线程数、队列长度、已完成任务数），以及如何利用这些信息来调整线程池的配置。此外，书中对 `Future` 和 `CompletableFuture` 的讲解也让我倍感振奋。`Future` 接口提供了获取异步任务结果的机制，而 `CompletableFuture` 则进一步提供了更强大的组合和链式操作能力，使得编写复杂的异步流程变得更加容易。我希望书中能提供一些使用 `CompletableFuture` 来实现并发数据流处理、错误处理和结果合并的实际案例，这将极大地提升我处理异步编程的能力。

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我一直在寻找一本能够深入讲解 Java 中锁机制的书籍，而这本书似乎正好满足了我的需求。书中对 `synchronized` 关键字的讲解，不仅仅停留在其作为一种同步机制，还深入剖析了其底层实现，包括监视器锁（monitor lock）、对象头（object header）以及锁的升级过程（无锁、偏向锁、轻量级锁、重量级锁）。我希望书中能通过更直观的图示来展示锁的获取和释放过程，以及不同锁状态下的性能差异。此外，我对书中对 `ReentrantLock` 的详细讲解也充满期待。`ReentrantLock` 提供了比 `synchronized` 更灵活的锁机制，例如公平锁和非公平锁的选择，以及尝试获取锁（`tryLock()`）和中断获取锁（`lockInterruptibly()`）等功能。我希望书中能提供一些实际场景，展示如何利用 `ReentrantLock` 来解决 `synchronized` 无法解决的问题，例如如何实现一个可重入的读写锁，或者如何避免死锁。书中对 `Condition` 接口的讲解也至关重要，我希望它能清晰地解释 `Condition` 对象如何与 `Lock` 对象配合使用，以实现更精细的线程协作和通信，例如在生产者-消费者模型中，如何使用 `Condition` 来管理生产者和消费者的等待和唤醒。总的来说，我对这本书在锁机制方面的深度剖析充满信心，希望能借此机会彻底理解 Java 中的各种锁，并能灵活运用它们来构建高效、线程安全的并发程序。

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