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图解Java多线程设计模式

图解Java多线程设计模式

[日] 结城浩
Java 多线程 设计模式
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    本书通过具体的Java 程序,以浅显易懂的语言逐一说明了多线程和并发处理中常用的12 种设计模式。内容涉及线程的基础知识、线程的启动与终止、线程间的互斥处理与协作、线程的有效应用、线程的数量管理以及性能优化的注意事项等。此外,还介绍了一些多线程编程时容易出现的失误,以及多线程程序的阅读技巧等。在讲解过程中,不仅以图配文,理论结合实例,而且提供了运用模式解决具体问题的练习题和答案,帮助读者加深对多线程和并发处理的理解,并掌握其使用技巧。

序章1 Java线程 1   
I1.1 Java线程 2   
I1.2 何谓线程 2   
明为跟踪处理流程,实为跟踪线程 2   
单线程程序 3   
多线程程序 4   
Thread类的run方法和start方法 5   
I1.3 线程的启动 9   
线程的启动(1)——利用Thread类的子类 9   
线程的启动(2)——利用Runnable接口 10   
I1.4 线程的暂停 12   
I1.5 线程的互斥处理 13   
synchronized方法 14   
synchronized代码块 17   
I1.6 线程的协作 18   
等待队列——线程休息室 19   
wait方法——将线程放入等待队列 19   
notify方法——从等待队列中取出线程 21   
notifyAll方法——从等待队列中取出所有线程 23   
wait、notify、notifyAll是Object类的方法 24   
I1.7 线程的状态迁移 24   
I1.8 线程相关的其他话题 26   
I1.9 本章所学知识 26   
I1.10 练习题 26   
序章2 多线程程序的评价标准 31   
I2.1 多线程程序的评价标准 32   
安全性——不损坏对象 32   
生存性——必要的处理能够被执行 32   
可复用性——类可重复利用 33   
性能——能快速、大批量地执行处理 33   
评价标准总结 33   
I2.2 本章所学知识 34   
I2.3 练习题 34   
第1章 Single Threaded Execution模式——能通过这座桥的只有一个人 35   
1.1 Single Threaded Execution模式 36   
1.2 示例程序1:不使用Single Threaded Execution模式的程序 36   
Main类 37   
非线程安全的Gate类 37   
UserThread类 38   
执行起来看看……出错了 39   
为什么会出错呢 40   
1.3 示例程序2:使用Single Threaded Execution模式的程序 41   
线程安全的Gate类 41   
synchronized的作用 42   
1.4 Single Threaded Execution模式中的登场角色 43   
1.5 拓展思路的要点 44   
何时使用(可使用Single Threaded Execution模式的情况) 44   
生存性与死锁 45   
可复用性和继承反常 46   
临界区的大小和性能 46   
1.6 相关的设计模式 47   
Guarded Suspension模式 47   
Read-Write Lock模式 47   
Immutable模式 47   
Thread-Specific Storage模式 48   
1.7 延伸阅读1:关于synchronized 48   
synchronized语法与Before/After模式 48   
synchronized在保护着什么 49   
该以什么单位来保护呢 50   
使用哪个锁保护 50   
原子操作 51   
long与double的操作不是原子的 51   
1.8 延伸阅读2:java.util.concurrent包和计数信号量 52   
计数信号量和Semaphore类 52   
使用Semaphore类的示例程序 52   
1.9 本章所学知识 55   
1.10 练习题 55   
第2章 Immutable模式——想破坏也破坏不了 61   
2.1 Immutable模式 62   
2.2 示例程序 62   
使用Immutable模式的Person类 62   
Main类 63   
PrintPersonThread类 63   
2.3 Immutable模式中的登场角色 65   
2.4 拓展思路的要点 66   
何时使用(可使用Immutable模式的情况) 66   
考虑成对的mutable类和immutable类 [性能] 66   
为了确保不可变性 [可复用性] 67   
标准类库中用到的Immutable模式 67   
2.5 相关的设计模式 69   
Single Threaded Execution模式 69   
Read-Write Lock模式 69   
Flyweight模式 69   
2.6 延伸阅读1:final 69   
final的含义 69   
2.7 延伸阅读2:集合类与多线程 71   
示例1:非线程安全的java.util.ArrayList类 71   
示例2:利用Collections.synchronizedList方法所进行的同步 74   
示例3:使用copy-on-write的java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList类 75   
2.8 本章所学知识 76   
2.9 练习题 77   
第3章 Guarded Suspension模式——等我准备好哦 81   
3.1 Guarded Suspension模式 82   
3.2 示例程序 82   
Request类 83   
RequestQueue类 84   
ClientThread类 85   
ServerThread类 85   
Main类 86   
java.util.Queue与java.util.LinkedList的操作 87   
getRequest详解 87   
putRequest详解 89   
synchronized的含义 89   
wait与锁 89   
3.3 Guarded Suspension模式中的登场角色 90   
3.4 拓展思路的要点 91   
附加条件的synchronized 91   
多线程版本的if 91   
忘记改变状态与生存性 91   
wait与notify/notifyAll的责任 [可复用性] 91   
各种称呼 91   
使用java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue的示例程序 93   
3.5 相关的设计模式 94   
Single Threaded Execution模式 94   
Balking模式 94   
Producer-Consumer模式 94   
Future模式 94   
3.6 本章所学知识 95   
3.7 练习题 95   
第4章 Balking模式——不需要就算了 99   
4.1 Balking模式 100   
4.2 示例程序 100   
Data类 100   
SaverThread类 102   
ChangerThread类 102   
Main类 103   
4.3 Balking模式中的登场角色 105   
4.4 拓展思路的要点 106   
何时使用(可使用Balking模式的情况) 106   
balk结果的表示方式 107   
4.5 相关的设计模式 107   
Guarded Suspension模式 107   
Observer模式 107   
4.6 延伸阅读:超时 108   
Balking模式和Guarded Suspension模式之间 108   
wait何时终止呢 108   
guarded timed的实现(使用wait) 109   
synchronized中没有超时,也不能中断 110   
java.util.concurrent中的超时 111   
4.7 本章所学知识 111   
4.8 练习题 112   
第5章 Producer-Consumer模式——我来做,你来用 115   
5.1 Producer-Consumer模式 116   
5.2 示例程序 116   
Main类 116   
MakerThread类 117   
EaterThread类 118   
Table类 118   
解读put方法 120   
解读take方法 121   
5.3 Producer-Consumer模式中的登场角色 122   
5.4 拓展思路的要点 123   
守护安全性的Channel角色(可复用性) 123   
不可以直接传递吗 124   
Channel角色的剩余空间所导致的问题 124   
以什么顺序传递Data角色呢 125   
“存在中间角色”的意义 125   
Consumer角色只有一个时会怎么样呢 126   
5.5 相关的设计模式 126   
Mediator模式 126   
Worker Thread模式 126   
Command模式 126   
Strategy模式 127   
5.6 延伸阅读1:理解InterruptedException异常 127   
可能会花费时间,但可以取消 127   
加了throws InterruptedException的方法 127   
sleep方法和interrupt方法 128   
wait方法和interrupt方法 128   
join方法和interrupt方法 129   
interrupt方法只是改变中断状态 129   
isInterrupted方法——检查中断状态 130   
Thread.interrupted方法——检查并清除中断状态 130   
不可以使用Thread类的stop方法 130   
5.7 延伸阅读2:java.util.concurrent包和Producer-Consumer模式 131   
java.util.concurrent包中的队列 131   
使用java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue的示例程序 132   
使用java.util.concurrent.Exchanger类交换缓冲区 133   
5.8 本章所学知识 136   
5.9 练习题 137   
第6章 Read-Write Lock模式——大家一起读没问题,但读的时候不要写哦 141   
6.1 Read-Write Lock模式 142   
6.2 示例程序 142   
Main类 143   
Data类 143   
WriterThread类 146   
ReaderThread类 146   
ReadWriteLock类 147   
执行起来看看 149   
守护条件的确认 150   
6.3 Read-Write Lock模式中的登场角色 151   
6.4 拓展思路的要点 153   
利用“读取”操作的线程之间不会冲突的特性来提高程序性能 153   
适合读取操作繁重时 153   
适合读取频率比写入频率高时 153   
锁的含义 153   
6.5 相关的设计模式 154   
Immutable模式 154   
Single Threaded Execution模式 154   
Guarded Suspension模式 154   
Before/After模式 154   
Strategized Locking模式 154   
6.6 延伸阅读:java.util.concurrent.locks包和Read-Write Lock模式 154   
java.util.concurrent.locks包 154   
使用java.util.concurrent.locks的示例程序 155   
6.7 本章所学知识 156   
6.8 练习题 157   
第7章 Thread-Per-Message模式——这项工作就交给你了 163   
7.1 Thread-Per-Message模式 164   
7.2 示例程序 164   
Main类 164   
Host类 165   
Helper类 166   
7.3 Thread-Per-Message模式中的登场角色 168   
7.4 拓展思路的要点 169   
提高响应性,缩短延迟时间 169   
适用于操作顺序没有要求时 169   
适用于不需要返回值时 169   
应用于服务器 169   
调用方法+启动线程→发送消息 170   
7.5 相关的设计模式 170   
Future模式 170   
Worker Thread模式 170   
7.6 延伸阅读1:进程与线程 171   
7.7 延伸阅读2:java.util.concurrent包和Thread-Per-Message模式 171   
java.lang.Thread类 171   
java.lang.Runnable接口 172   
java.util.concurrent.ThreadFactory接口 173   
java.util.concurrent.Executors类获取的ThreadFactory 174   
java.util.concurrent.Executor接口 175   
java.util.concurrent.ExecutorService接口 176   
java.util.concurrent.ScheduledExecutorService类 177   
总结 178   
7.8 本章所学知识 180   
7.9 练习题 180   
第8章 Worker Thread模式——工作没来就一直等,工作来了就干活 187   
8.1 Worker Thread模式 188   
8.2 示例程序 188   
Main类 189   
ClientThread类 190   
Request类 190   
Channel类 191   
WorkerThread类 192   
8.3 Worker Thread模式中的登场角色 193   
8.4 拓展思路的要点 195   
提高吞吐量 195   
容量控制 195   
调用与执行的分离 196   
Runnable接口的意义 197   
多态的Request角色 198   
独自一人的Worker角色 199   
8.5 相关的设计模式 199   
Producer-Consumer模式 199   
Thread-Per-Message模式 199   
Command模式 199   
Future模式 199   
Flyweight模式 199   
Thread-Specific Storage模式 200   
Active Ojbect模式 200   
8.6 延伸阅读1:Swing事件分发线程 200   
什么是事件分发线程 200   
事件分发线程只有一个 200   
事件分发线程调用监听器 201   
注册监听器的意义 201   
事件分发线程也负责绘制界面 201   
javax.swing.SwingUtilities类 202   
Swing的单线程规则 203   
8.7 延伸阅读2:java.util.concurrent包和Worker Thread模式 204   
ThreadPoolExecutor类 204   
通过java.util.concurrent包创建线程池 205   
8.8 本章所学知识 207   
8.9 练习题 208   
第9章 Future模式——先给您提货单 211   
9.1 Future模式 212   
9.2 示例程序 212   
Main类 214   
Host类 214   
Data接口 215   
FutureData类 216   
RealData类 217   
9.3 Future模式中的登场角色 218   
9.4 拓展思路的要点 219   
吞吐量会提高吗 219   
异步方法调用的“返回值” 220   
“准备返回值”和“使用返回值”的分离 220   
变种——不让主线程久等的Future角色 220   
变种——会发生变化的Future角色 221   
谁会在意多线程呢?“可复用性” 221   
回调与Future模式 221   
9.5 相关的设计模式 222   
Thread-Per-Message模式 222   
Builder模式 222   
Proxy模式 222   
Guarded Suspension模式 222   
Balking模式 222   
9.6 延伸阅读:java.util.concurrent包与Future模式 222   
java.util.concurrent包 222   
使用了java.util.concurrent包的示例程序 223   
9.7 本章所学知识 226   
9.8 练习题 226   
第10章 Two-Phase Termination模式——先收拾房间再睡觉 231   
10.1 Two-Phase Termination模式 232   
10.2 示例程序 233   
CountupThread类 234   
Main类 236   
10.3 Two-Phase Termination模式中的登场角色 237   
10.4 拓展思路的要点 238   
不能使用Thread类的stop方法 238   
仅仅检查标志是不够的 239   
仅仅检查中断状态是不够的 239   
在长时间处理前检查终止请求 239   
join方法和isAlive方法 240   
java.util.concurrent.ExecutorService接口与Two-Phase Termination模式 240   
要捕获程序整体的终止时 241   
优雅地终止线程 243   
10.5 相关的设计模式 243   
Before/After模式 243   
Multiphase Cancellation模式 243   
Multi-Phase Startup模式 244   
Balking模式 244   
10.6 延伸阅读1:中断状态与InterruptedException异常的相互转换 244   
中断状态→InterruptedException异常的转换 244   
InterruptedException异常→中断状态的转换 245   
InterruptedException异常→InterruptedException异常的转换 245   
10.7 延伸阅读2:java.util.concurrent包与线程同步 246   
java.util.concurrent.CountDownLatch类 246   
java.util.concurrent.CyclicBarrier类 249   
10.8 本章所学知识 253   
10.9 练习题 253   
第11章 Thread-Specific Storage模式——一个线程一个储物柜 263   
11.1 Thread-Specific Storage模式 264   
11.2 关于java.lang.ThreadLocal类 264   
java.lang.ThreadLocal就是储物间 264   
java.lang.ThreadLocal与泛型 265   
11.3 示例程序1:不使用Thread-Specific Storage模式的示例 265   
Log类 266   
Main类 266   
11.4 示例程序2:使用了Thread-Specific Storage模式的示例 267   
线程特有的TSLog类 268   
Log类 269   
ClientThread类 270   
Main类 271   
11.5 Thread-Specific Storage模式中的登场角色 272   
11.6 拓展思路的要点 274   
局部变量与java.lang.ThreadLocal类 274   
保存线程特有的信息的位置 275   
不必担心其他线程访问 275   
吞吐量的提高很大程序上取决于实现方式 276   
上下文的危险性 276   
11.7 相关的设计模式 277   
Singleton模式 277   
Worker Thread模式 277   
Single Threaded Execution模式 277   
Proxy模式 277   
11.8 延伸阅读:基于角色与基于任务 277   
主体与客体 277   
基于角色的考虑方式 278   
基于任务的考虑方式 278   
实际上两种方式是综合在一起的 279   
11.9 本章所学知识 279   
11.10 练习题 280   
第12章 Active Object模式——接收异步消息的主动对象 283   
12.1 Active Object模式 284   
12.2 示例程序1 284   
调用方:Main类 287   
调用方:MakerClientThread类 288   
调用方:DisplayClientThread类 289   
主动对象方:ActiveObject接口 289   
主动对象方:ActiveObjectFactory类 290   
主动对象方:Proxy类 290   
主动对象方:SchedulerThread类 291   
主动对象方:ActivationQueue类 292   
主动对象方:MethodRequest类 293   
主动对象方:MakeStringRequest类 294   
主动对象方:DisplayStringRequest类 295   
主动对象方:Result类 295   
主动对象方:FutureResult类 296   
主动对象方:RealResult类 296   
主动对象方:Servant类 297   
示例程序1的运行 297   
12.3 ActiveObject模式中的登场角色 298   
12.4 拓展思路的要点 304   
到底做了些什么事情 304   
运用模式时需要考虑问题的粒度 304   
关于并发性 304   
增加方法 305   
Scheduler角色的作用 305   
主动对象之间的交互 306   
通往分布式——从跨越线程界线变为跨越计算机界线 306   
12.5 相关的设计模式 306   
Producer-Consumer模式 306   
Future模式 307   
Worker Thread模式 307   
Thread-Specific Storage模式 307   
12.6 延伸阅读:java.util.concurrent包与Active Object模式 307   
类与接口 307   
调用方:Main类 309   
调用方:MakerClientThread类 309   
调用方:DisplayClientThread类 310   
主动对象方:ActiveObject接口 311   
主动对象方:ActiveObjectFactory类 311   
主动对象:ActiveObjectImpl类 312   
示例程序2的运行 313   
12.7 本章所学知识 314   
12.8 练习题 315   
第13章 总结——多线程编程的模式语言 321   
13.1 多线程编程的模式语言 322   
模式与模式语言 322   
13.2 Single Threaded Execution模式   
——能通过这座桥的只有一个人 323   
13.3 Immutable模式   
——想破坏也破坏不了 324   
13.4 Guarded Suspension模式   
——等我准备好哦 325   
13.5 Balking模式   
——不需要就算了 326   
13.6 Producer-Consumer模式   
——我来做,你来用 327   
13.7 Read-Write Lock模式   
——大家一起读没问题,但读的时候不要写哦 328   
13.8 Thread-Per-Message模式   
——这项工作就交给你了 329   
13.9 Worker Thread模式   
——工作没来就一直等,工作来了就干活 330   
13.10 Future模式   
——先给您提货单 330   
13.11 Two-Phase Termination模式   
——先收拾房间再睡觉 331   
13.12 Thread-Specific Storage模式   
——一个线程一个储物柜 332   
13.13 Active Object模式   
——接收异步消息的主动对象 333   
13.14 写在最后 335   
附录 337   
附录A 习题解答 338   
附录B Java内存模型 447   
附录C Java线程的优先级 467   
附录D 线程相关的主要API 469   
附录E java.util.concurrent包 475   
附录F 示例程序的运行步骤 483   
附录G 参考文献 485   
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