图解Java多线程设计模式

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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