第1章  多線程基礎 1
1.1  進程與線程 1
1.1.1  操作繫統與進程 1
1.1.2  線程與進程的關繫 2
1.2  多線程啟動 3
1.2.1  線程標識 5
1.2.2  Thread與Runnable 6
1.2.3  run()與start() 7
1.2.4  Thread源碼分析 9
1.3  線程狀態 11
1.3.1  NEW狀態 11
1.3.2  RUNNABLE狀態 12
1.3.3  BLOCKED狀態 13
1.3.4  WAITING狀態 14
1.3.5  TIMED_WAITING狀態 19
1.3.6  WAITING與BLOCKED的區別 21
1.3.7  TERMINATED狀態 21
1.3.8  線程狀態轉換 22
1.4  sleep()與yield() 22
1.4.1  線程休眠sleep() 22
1.4.2  線程讓步yield() 24
1.5  線程優先級 25
1.5.1  線程優先級與資源競爭 26
1.5.2  案例：大型浮點運算測試 26
1.5.3  案例：多線程售票 28
1.6  守護線程 30
1.6.1  守護線程的概念 30
1.6.2  案例：清道夫與工作者 31
1.7  本章習題 34
第2章  線程安全與共享資源競爭 37
2.1  synchronized同步介紹 37
2.2  synchronized同步方法 38
2.2.1  同步方法調用流程 41
2.2.2  同步方法之間的互斥 41
2.2.3  同步方法與非同步方法 44
2.3  synchronized同步靜態方法 46
2.3.1  單例高並發問題 46
2.3.2  類鎖與對像鎖 47
2.3.3  靜態同步方法之間互斥 47
2.3.4  靜態同步方法與靜態非同步方法 49
2.4  synchronized同步代碼塊 50
2.4.1  鎖當前對像 50
2.4.2  鎖其他對像 51
2.4.3  鎖Class 51
2.5  項目案例：火車售票 52
2.5.1  共享任務模式 52
2.5.2  多任務模式 55
2.5.3  共享車票資源 56
2.6  項目案例：家庭消費 59
2.7  項目案例：別墅Party 63
2.7.1  無鎖模式 63
2.7.2  單鎖模式 66
2.7.3  雙鎖模式 67
2.8  JDK常見類的線程安全性 69
2.8.1  集合ArrayList與Vector 69
2.8.2  StringBuffer與StringBuilder 71
2.8.3  HashMap與ConcurrentHashMap 72
2.9  本章習題 73
第3章  多線程通信 76
3.1  wait()與notify() 76
3.1.1  阻塞當前線程 76
3.1.2  案例分析：廚師與侍者1 78
3.1.3  案例分析：廚師與侍者2 81
3.1.4  案例分析：兩個線程交替輸出信息 85
3.2  join線程排隊 87
3.2.1  加入者與休眠者 87
3.2.2  案例：緊急任務處理 89
3.2.3  join限時阻塞 91
3.3  線程中斷 93
3.3.1  中斷運行態線程 93
3.3.2  中斷阻塞態線程 95
3.3.3  如何停止線程 97
3.4  CountDownLatch計數器 98
3.5  CyclicBarrier屏障 100
3.5.1  案例：矩陣分行處理 101
3.5.2  案例：賽馬遊戲 103
3.6  Exchanger 104
3.7  Semaphore信號燈 107
3.8  死鎖 108
3.8.1  案例：銀行轉賬引發死鎖 109
3.8.2  案例：哲學家就餐死鎖 112
3.9  本章習題 115
第4章  線程池入門 117
4.1  ThreadPoolExecutor 117
4.1.1  創建線程池 118
4.1.2  關閉線程池 121
4.2  Executor接口 123
4.3  ExecutorService接口 124
4.3.1  Callable返回任務執行結果 125
4.3.2  shutdown與shutdownNow 127
4.4  Executors工具箱 127
4.4.1  newCachedThreadPool 128
4.4.2  newFixedThreadPool 133
4.4.3  newSingleThreadExecutor 137
4.4.4  newScheduledThreadPool 141
4.4.5  newWorkStealingPool 143
4.5  線程工廠與線程組 151
4.5.1  線程組 151
4.5.2  線程與線程組 152
4.5.3  線程工廠接口 155
4.5.4  默認線程工廠實現 156
4.5.5  線程池與線程工廠 157
4.6  線程池異常處理 158
4.6.1  異常捕獲 158
4.6.2  UncaughtExceptionHandler處理異常 158
4.6.3  Future處理異常 161
4.7  本章習題 163
第5章  線程池與鎖 165
5.1  重入鎖ReentrantLock 165
5.1.1  重入鎖 166
5.1.2  互斥鎖 167
5.1.3  ReentrantLock與synchronized 169
5.1.4  嘗試加鎖並限時等待 171
5.2  重入鎖與Condition 173
5.2.1  案例分析：廚師與侍者 176
5.2.2  案例分析：緩衝區隊列 178
5.3  讀鎖與寫鎖 181
5.3.1  案例：並發讀寫集合 182
5.3.2  案例：Map並發控制 193
5.3.3  數據庫事務與鎖 197
5.4  公平鎖與非公平鎖 198
5.5  本章習題 201
第6章  線程池與阻塞隊列 202
6.1  Queue接口 202
6.2  BlockingQueue接口 202
6.3  BlockingQueue實現類 203
6.4  LinkedBlockingQueue與ArrayBlockingQueue 203
6.4.1  阻塞隊列的單鎖與雙鎖 204
6.4.2  ArrayBlockingQueue並發分析 205
6.4.3  LinkedBlockingQueue並發分析 206
6.4.4  案例：12306搶票 208
6.5  生產者與消費者模式 210
6.5.1  基於管道發送與接收消息 211
6.5.2  基於阻塞隊列發送與接收消息 213
6.5.3  案例：醫院掛號 213
6.6  SynchronousQueue 217
6.6.1  同步隊列應用場景 217
6.6.2  案例：Web服務器處理並發請求 218
6.7  延遲阻塞隊列 220
6.7.1  素延遲出隊 221
6.7.2  項目案例：Web服務器會話管理 222
6.8  PriorityBlockingQueue 226
案例：按優先級執行任務 226
6.9  LinkedTransferQueue 228
6.10  LinkedBlockingDeque 229
6.11  本章習題 229
第7章  線程池與AQS 231
7.1  acquire與release 231
7.2  性能目標 232
7.3  設計與實現 233
7.3.1  同步狀態 233
7.3.2  阻塞 244
7.3.3  排隊 246
7.3.4  條件隊列 248
7.4  使用AQS 249
7.4.1  控制公平性 250
7.4.2  同步器 251
7.5  AQS性能 252
7.5.1  過載 253
7.5.2  吞吐量 254
7.6  本章習題 255
第8章  結束線程與線程池任務 257
8.1  stop()與destroy() 257
8.2  狀態值結束線程 258
8.3  shutdown()與shutdownNow() 258
8.4  線程休眠 258
8.5  線程中斷 258
8.6  Future與FutureTask 258
8.6.1  取消任務 259
8.6.2  任務超時結束 263
8.7  項目案例：所有線程池任務暫停與重啟 264
8.8  本章習題 267
第9章  Tomcat線程池技術 268
9.1  自定義ThreadPoolExecutor 268
9.2  Tomcat任務隊列 270
9.3  Tomcat任務線程 270
9.4  Tomcat任務線程工廠 271
9.5  Tomcat連接器與線程池 272
9.6  創建Tomcat線程池 274
9.7  Web服務器異步環境 275
案例：AsyncContext調用業務方法 276
9.8  Web服務器NIO 278
案例：服務器NIO處理請求 279
9.9  本章習題 281
第10章  並發編程應用 283
10.1  JVM與多線程 283
10.2  Servlet與多線程 284
10.3  懶漢與惡漢模式 286
10.4  數據庫Connection與多線程 288
10.4.1  ThreadLocal與線程私有數據 289
10.4.2  ThreadLocal存儲數據庫Connection 291
10.4.3  ThreadLocal實現Connection per logic模式 293
10.4.4  ThreadLocal實現Connection per request模式 294
10.5  高並發網站的PageView統計 295
10.6  生成的訂單號 296
10.7  瀏覽器並發請求限制 298
10.8  NIO與多路復用 301
10.9  遠程異步訪問 302
10.10  防止緩存雪崩的DCL機制 305
10.11  分布式鎖解決商品超賣 309
參考文獻 314

一、為什麼要寫本書
1965年，戈登·摩爾發現了一個驚人的集成電路發展趨勢：當價格不變時，集成電路上可器件的數目，每18～24個月會增加一倍，性能也將提升一倍。如果這個趨勢繼續，計算能力相對於時間周期將呈指數式的上升，這被稱為摩爾定律。
50多年過去了，摩爾定律目前仍然沒有被打破，但是馬上就要面臨巨大的物理瓶頸。現在的好的芯片技術是臺積電的5nm工藝，下一個目標是3nm，而硅原子在1nm空間隻能排列三四個。這對於依賴硅為半導體材料的芯片產業而言，如果沒有新的半導體材料出現，其很快就將面臨物理極限挑戰。
多核處理器技術是硬件發展的另一大趨勢。通過使用CPU多核架構，可以有效緩解單個芯片運算能力不足帶來的尷尬。現在幾乎所有的筆記本計算機、臺式計算機，還有服務器等普遍使用了多核處理器。多核CPU的普及要求繫統軟件和應用軟件架構必須要與時俱進。因此，掌握並發編程技術，開發出適用於多核處理器的並發程序，充分利用CPU的並發處理優勢，是對所有高級軟件開發人員的硬性要求。
目前，Java平臺在服務器端的後臺編程中占據著無法動搖的統治地位，如典型的Web服務器就是一個允許幾十萬人同時訪問的高並發環境。因此Java的高並發編程是每一個Java編程人員必須要掌握的核心知識。
高並發處理不僅在Web服務器上，在應用服務器、數據庫服務器、大數據服務器等服務器上，同樣都是高並發環境，當然在不同服務器上的軟件架構是完全不同的。
多線程的並發編程從來都不是一件容易的事情，即使對高級軟件架構人員也是如此。Java平臺關於多線程部分的API，歷經多次頻繁地調整，始終無法穩定下來，死鎖和CPU利用率不高一直困擾著這些高級架構師。直到2004年，大神級的Doug Lea橫空出世，在JDK5中推出了java.util.concurrent 開發包，這纔使Java徹底穩住了陣腳。
Java多線程基礎庫穩定後，服務器並發編程技術發展迅速，目前基於Java EE 8規範的服務器性能更加優秀。本書中包含的所有案例均基於JDK1.8 版本並已調試成功。
   二、內容特色
與同類書籍相比，本書有如下特色。
1. 案例生動易懂，讀者入門容易
國外關於多線程編程的經典圖書，大多晦澀難懂，讓人看後感覺雲山霧罩、一頭霧水；國內多線程相關書籍又過於淺顯。因此，市場上沒有一本讓多數讀者感覺滿意的多線程圖書，尤其是高校本科生和研究生，想選擇一本多線程教材是非常困難的。本書中的大量案例，都貼合實際生活，生動鮮活，容易記憶，容易理解，讀者可以輕松上手。
2. 原理透徹，注重應用
本書對多線程相關理論分門別類、層層遞進地進行了詳細的敘述和透徹的分析，既體現了各知識點之間的聯繫，又兼顧了其漸近性。本書在介紹每個知識點時都給出了該知識點的應用場景，同時配合源代碼分析；本書真正體現了理論聯繫實際的理念，使讀者能夠體會到“學以致用”的樂趣。
3. 配套資源，超值服務
本書提供以下相關配套資源：
* 書中涉及的程序代碼、習題答案，可以關注“人工智能科學與技術”微信公眾號，在“知識”→“資源下載”→“配書資源”菜單獲取下載鏈接（也可以到清華大學出版社網站本書頁面下載）。
* 本書有完整的配套視頻，可以到CSDN、51CTO、騰訊課堂等網站觀看，簡單的入口就是在百度直接搜索：肖海鵬，即可找到各網站的視頻入口。在配套資源中也有視頻觀看鏈接（注：配套視頻請讀者自行購買觀看）。
   三、結構安排
本書第1～3章為多線程基礎知識，第4～8章為線程池技術，第9章和第10章為多線程技術應用。
   四、讀者對像
* 電子信息工程、計算機科學與技術相關專業的本科生、研究生；
* 所有Java軟件開發人員。
   五、致謝
限於編者的水平和經驗，加之時間比較倉促，疏漏之處在所難免，敬請讀者批評指正，有興趣的朋友可發送郵件至workemail6@163.com。

編者
2021年3月於北京