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《实战Java高并发程序设计》(葛一鸣 郭超著)上的代码清单加注释

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《实战Java高并发程序设计》 上的代码

葛一鸣 郭超 著

书籍封面:

book

注意事项

再运行代码之前,先用IDE将lib/jmatrices0.6.jar导入项目依赖中,因为书籍的第五章用到了这个库,然而这个库在maven仓库中又没有找到,只好以jar包的方式手动引入了.

第一章 走入并行世界

并发的几个易混淆的基本概念:

  • 死锁(Deadlock):线程彼此占用着对方想要获得的资源不释放
  • 饥饿(Starvation):一个或多个线程无法获得资源,导致一直无法执行
  • 活锁(Livelock):进程间互相谦让,导致资源不断地在两个线程间跳动,而没有一个线程可以同时拿到所有资源而得到执行

并发级别:

  • 阻塞(Blocking):一个线程是阻塞的,那么在其他线程释放资源之前,当前线程无法执行
  • 无饥饿(Starvation-Free):所有线程都有机会执行
  • 无障碍(Obstruction-Free):最弱的一种非阻塞调度。如果两个线程同时进入临界区,不会导致一方被挂起,一旦检测到共享数据遭到修改,就会立即对自己所做的修改进行回滚,保证数据安全,是一种乐观的策略。一种实现方式是“一致性标记”
  • 无锁(Lock-Free):无锁的并行都是无障碍的,无锁的并发保证必然有一个线程能够在有限步内完成操作离开临界区。即无锁的并行总能保证一个线程可以胜出,不至于全军覆没。
  • 无等待(Wait-Free):无锁只要求有一个线程可以在有限步内完成,而无等待则在无锁的基础上进行扩展。它要求所有的线程都必须在有限步内完成。一种典型的无等待结构是RCU(Read-Copy-Update)

有关并行的两个重要定律:

  • Amdahl定律:

    Amdahl定律

​ S为加速比(优化前系统耗时/优化后系统耗时),F为程序中串行部分的比例,n为处理器个数

  • Gustafson定律:

Gustafson定律

对比:Amdahl定律强调,当串行比例一定时,加速比是有上限的。

​ Gustafson定律关心的是如果可被串行化的代码所占比重足够多,那么加速比就能随着CPU数量增长。

第二章 Java并行程序基础

2.3 volatile与Java内存模型

https://github.com/DQinYuan/javahighconcurrent/blob/master/src/main/java/javahighconcurrent/ch2/NoVisibility.java

第三章 JDK并发包

3.2.8 堆栈去哪了:在线程池中寻找堆栈

https://github.com/DQinYuan/javahighconcurrent/tree/master/src/main/java/javahighconcurrent/ch3/threadpool/disappear_error

第四章 锁的优化及注意事项

4.2 Java虚拟机对锁优化所做的努力

  • 锁偏向

核心思想:如果一个线程获得了锁,那么这个锁就进入偏向模式,当这个线程再次请求时,就无需任何同步操作。

使用场景:在几乎没有任何竞争的场合,偏向锁有比较好的优化效果。在竞争激烈的场合,不如不启用偏向锁。JDK1.6以后,默认启动偏向锁优化,可以使用-XX:+UseBiasedLocking开启偏向锁,使用-XX:-UseBiasedLocking 禁用偏向锁。

  • 轻量级锁

激活条件:如果偏向锁失败,虚拟机不会立即挂起线程。它还会使用一种称为轻量级锁的优化手段

核心思想:将对象头部作为指针,指向持有锁的线程堆栈的内部,来判断一个线程是否持有对象锁

失败情况:如果轻量级锁加锁失败,则当前线程的锁请求回膨胀为重量级锁

  • 自旋锁

激活条件:锁膨胀后,虚拟机为了避免线程在真实的操作系统层面挂起,还会做最后的努力--自旋锁

核心思想:虚拟机会让当前线程做几个空循环(这也是自旋的含义)

失败情况:如果还不能获得锁,才会真实地将线程在操作系统层面挂起

  • 锁消除

核心思想:Java虚拟机在JIT编译时,通过对运行上下文的扫描,去除不可能存在共享资源竞争的锁。通过锁消除,可以节省毫无意义的请求锁的时间

相关参数:-XX:+EliminateLocks打开锁消除

核心技术:

   1. 如果检测到变量是在线程栈上分配的,那么会进行锁消除

2.逃逸分析:观察某一变量是否会逃出某一个作用域,如果发现变量不会逃出,那么进行锁消除。在-server模式下,逃逸分析默认开启,可以使用参数-XX:+DoEscapeAnalysis打开逃逸分析

4.4.3 Java中的指针:Unsafe类

获得Unsafe实例的方法:

https://github.com/DQinYuan/javahighconcurrent/blob/master/src/main/java/javahighconcurrent/ch4/unsafe/UnSafeFactory.java

第五章 并行模式与算法

5.1 探讨单例模式

懒汉模式不推荐双检查,这种方法丑陋,复杂,甚至在低版本的JDK中都不能保证其正确性。

LazySingleton的推荐做法:

​ 利用JVM对内部类的延迟加载实现懒加载单例

/**
* 书中认为的单例模式的最优实现方案
*/
public class StaticSingleton {

   private StaticSingleton(){
       System.out.println("StaticSingleton is create");
   }

   private static class SingletonHolder{   //利用了JVM对内部类的延迟加载
       private static StaticSingleton instance = new StaticSingleton();
   }

   public static StaticSingleton getInstance(){   //只有在第一次调用该方法时,单例才会被创建
       return SingletonHolder.instance;
   }

}

5.4 Disruptor相关

​ 5.4.2 使用Disruptor实现生产者消费者问题

https://github.com/DQinYuan/javahighconcurrent/tree/master/src/main/java/javahighconcurrent/ch5/disruptor/producer_consumer

​ 5.4.4 CPU Cache的优化

https://github.com/DQinYuan/javahighconcurrent/tree/master/src/main/java/javahighconcurrent/ch5/disruptor/falseshare

5.5 Future模式

https://github.com/DQinYuan/javahighconcurrent/tree/master/src/main/java/javahighconcurrent/ch5/future_model

5.6 并行流水线

https://github.com/DQinYuan/javahighconcurrent/tree/master/src/main/java/javahighconcurrent/ch5/pipeline

5.8 并行排序

https://github.com/DQinYuan/javahighconcurrent/tree/master/src/main/java/javahighconcurrent/ch5/concurrent_sort

5.9 并行算法:矩阵乘法

https://github.com/DQinYuan/javahighconcurrent/tree/master/src/main/java/javahighconcurrent/ch5/matrix_multiply

5.10与5.11 NIO AIO相关

https://github.com/DQinYuan/javahighconcurrent/tree/master/src/main/java/javahighconcurrent/ch5/network

第六章 Java8与并发

6.1与6.2 函数式编程基础

https://github.com/DQinYuan/javahighconcurrent/tree/master/src/main/java/javahighconcurrent/ch6/introduction

​ 方法引用相关Demo:

https://github.com/DQinYuan/javahighconcurrent/tree/master/src/main/java/javahighconcurrent/ch6/methodref

6.4 并行流与并行排序

https://github.com/DQinYuan/javahighconcurrent/tree/master/src/main/java/javahighconcurrent/ch6/parallelstream

6.5 增强的Future: CompletableFuture

https://github.com/DQinYuan/javahighconcurrent/tree/master/src/main/java/javahighconcurrent/ch6/compeletablefuture

6.6 读写锁的改进:StampedLock

https://github.com/DQinYuan/javahighconcurrent/tree/master/src/main/java/javahighconcurrent/ch6/stampedlock

6.7 原子类的增强 https://github.com/DQinYuan/javahighconcurrent/tree/master/src/main/java/javahighconcurrent/ch6/longadder

使用Java8中Contended注解更加优雅地解决伪共享问题:

https://github.com/DQinYuan/javahighconcurrent/blob/master/src/main/java/javahighconcurrent/ch6/longadder/FalseSharingElegant.java

第七章 使用Akka构建高并发程序

https://github.com/DQinYuan/javahighconcurrent/tree/master/src/main/java/javahighconcurrent/ch7_akka

并发粒子群算法的实现:

https://github.com/DQinYuan/javahighconcurrent/tree/master/src/main/java/javahighconcurrent/ch7_akka/PSO

第八章 并行程序调试

https://github.com/DQinYuan/javahighconcurrent/tree/master/src/main/java/javahighconcurrent/ch8

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