前言

并发编程可选择的方式有多进程、多线程和多协程。对于Java来说，它既不像C++那样，在运行中调用Linux的系统API去“fork”出多个进程；也不像Go那样，在语言层面原生提供多协程。在Java中，并发就是多线程模式。

本文基于JDK 7和JDK 8，对整个Concurrent包进行全面的源码剖析。JDK 8中大部分并发功能的实现和JDK 7一样，但新增了一些额外特性。例如CompletableFuture、ConcurrentHashMap的新实现、StampedLock、LongAdder等。

对整个Concurrent包的源码进行分析，有以下几个目的：

• （1）帮助使用者合理地选择解决方案。Concurrent包很庞大，有各式各样的线程互斥与同步机制。明白实现原理，使用者可以根据自己的业务场景，选择最适合自己的解决方案。避免重复造轮子，也避免因为使用不当而掉到“坑”里。
• （2）对源码的分析，将让使用者对内存屏障、CAS原子操作、锁、无锁等底层原理的认识，不再停留于一个“似是而非”的阶段，而是深刻地认识其本质。
• （3）吸收借鉴大师的思维。在 Concurrent 包中，可以看到各种巧妙的并发处理策略。看了Concurrent包，才会发现在多线程中，不是只有简陋的互斥锁、通知机制和线程池。

本文将从多线程基础知识讲起，逐步地深入整个Concurrent包。读完本书，你将对多线程的原理、各种并发的设计原理有一个全面而深刻的理解。

第1章 多线程基础

• 1.1 线程的优雅关闭
• 1.2 InterruptedException（）函数与interrupt（）函数
• 1.3 synchronized关键字
• 1.4 wait（）与notify（）
• 1.5 volatile关键字
• 1.6 JMM与happen-before
• 1.7 内存屏障
• 1.8 final关键字
• 1.9 综合应用：无锁编程

第2章 Atomic类

从本章开始，我们将从简单到复杂，从底层到上层，一步步剖析整个 Concurrent 包的层次体系，如图所示：

• 2.1 AtomicInteger和AtomicLong
• 2.2 AtomicBoolean和AtomicReference
• 2.3 AtomicStampedReference和AtomicMarkableReference
• 2.4 AtomicIntegerFieldUpdater、AtomicLongFieldUpdater和AtomicReferenceFieldUpdater
• 2.5 AtomicIntegerArray、AtomicLongArray和Atomic-ReferenceArray
• 2.6 Striped64与LongAdder

第3章 Lock与Condition

• 3.1 互斥锁
• 3.2 读写锁
• 3.3 Condition
• 3.4 StampedLock

第4章 同步工具类

除了锁与 Condition，Concurrent 包还提供了一系列同步工具类。这些同步工具类的原理，有些也是基于AQS的，有些则需要特殊的实现机制，这一章将对所有同步工具类的实现原理进行剖析。

• 4.1 Semaphore
• 4.2 CountDownLatch
• 4.3 CyclicBarrier
• 4.4 Exchanger
• 4.5 Phaser

第5章 并发容器

在Lock和Phaser的实现中，已经介绍了基于CAS实现的无锁队列和无锁栈。本章将全面介绍Concurrent包提供的各种并发容器。

• 5.1 BlockingQueue
• 5.2 BlockingDeque
• 5.3 CopyOnWrite
• 5.4 ConcurrentLinkedQueue/Deque
• 5.5 ConcurrentHashMap
• 5.6 ConcurrentSkipListMap/Set

第6章 线程池与Future

• 6.1 线程池的实现原理
• 6.2 线程池的类继承体系
• 6.3 ThreadPoolExector
• 6.4 Callable与Future
• 6.5 ScheduledThreadPoolExecutor
• 6.6 Executors工具类

第7章 ForkJoinPool

• 7.1 ForkJoinPool用法
• 7.2 核心数据结构
• 7.3 工作窃取队列
• 7.4 ForkJoinPool状态控制
• 7.5 Worker线程的阻塞—唤醒机制
• 7.6 任务的提交过程分析
• 7.7 工作窃取算法：任务的执行过程分析
• 7.8 ForkJoinTask的fork/join
• 7.9 ForkJoinPool的优雅关闭

第8章 CompletableFuture

从JDK 8开始，在Concurrent包中提供了一个强大的异步编程工具CompletableFuture。在JDK8之前，异步编程可以通过线程池和Future来实现，但功能还不够强大。CompletableFuture的出现，使Java的异步编程能力向前迈进了一大步。在探讨CompletableFuture的原理之前，先详细看一下CompletableFuture的用法，从这些用法中，可以看到相较之前的Future有哪些能力得到了提升。

• 8.1 CompletableFuture用法
• 8.2 四种任务原型
• 8.3 CompletionStage接口
• 8.4 CompletableFuture内部原理
• 8.5 任务的网状执行：有向无环图
• 8.6 allOf内部的计算图分析

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