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图解Java多线程设计模式

2021-06-19 130
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详情介绍

资源名称:图解Java多线程设计模式

内容简介:

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。

资源目录:

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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