本書詳細闡釋如何使用多線程、同步和函數式編程模式構建可擴展的應用程序，不僅涵蓋基本的并發概念、常用的多線程、同步和函數式編程模式等技術，還深入探討了不同的并發模型和并行算法及其在不同場景中的應用，此外提供了豐富的代碼示例，可以幫助你快速掌握并有效利用并發模式以解決實際的開發問題。

全書共7章，第1章概述并發編程，并介紹UNIX進程以及并發模式的管道和過濾器；第2章介紹一些關鍵的基本概念和Java內存模型的本質，你將了解共享狀態模型中出現的競爭條件和問題；第3章介紹其他同步模式，涉及有界緩沖區、讀寫鎖、計數信號量、倒計時鎖、循環屏障、future任務等；第4章討論線程池，涉及fork-join API、主動對象設計模式等主題；第5章介紹提高數據結構并發的各種策略，涉及無鎖堆棧和隊列、并發哈希算法、鎖條紋設計模式等；第6章討論函數式并發模式，并詳細介紹future模式；第7章討論actor模式和功能，涉及狀態封裝、become模式、基本的actor通信模式等。



選擇正確的并發體系結構對應用程序的設計和性能有重大影響，本書解釋了如何利用并行體系結構的不同特性來使代碼更快、更高效地運行。

書中全面闡述并發設計模式，并展示這些模式背后的基本原理及設計方案。首先介紹基本的并發概念，然后探索顯式鎖定、無鎖編程、future模式和actor模式；之后深入探討不同的并發模型和并行算法，并將它們應用于不同的實際場景中，以挖掘應用程序的真正潛力。本書幫助你完整了解多線程設計模式，比如主/從模式、leader/followers模式、map-reduce模式以及監視器模式，同時幫助你使用這些模式進行實際編碼。



通過閱讀本書，讀者將：

探索并行體系結構

熟悉并發模型

實現多線程模式以內化設計主題

深入了解并發設計模式

發現眾多Java線程抽象背后的設計原則

使用函數式并發模式

感謝你購買本書！我們生活在一個并發的世界中，并發編程是一項越來越有價值的技能。

我還記得當我理解了UNIX shell管道的工作原理的那一刻，便立即對Linux和命令行“一見鐘情”，并嘗試了許多通過管道連接的組合過濾器（過濾器是一種程序，它從標準輸入設備讀取數據，再寫入標準輸出設備）。我一直都在和并發程序打交道，我對命令行的創造性和力量感到很驚訝。

后來，由于項目變化，我致力于用多線程范式編寫代碼。所使用的編程語言是我鐘愛的C或C++，然而，令我驚訝的是，我發現維護一個用C/C++編寫的多線程遺留代碼庫是一項艱巨的任務。這是因為共享狀態是隨意管理的，一個小錯誤就可能讓我們陷入調試噩夢！

大約在那個時候，我開始了解面向對象設計模式和一些多線程模式。例如，我們希望將一個大的內存數據結構安全地顯露給多個線程。我讀過有關reader/writer鎖模式的內容，該模式使用智能指針（一種C++習語），并據此編寫解決方案。

采取此方法后并發錯誤就消失了！此外，該模式使得線程很容易理解。在我們的示例中，writer線程需要對共享數據結構進行不頻繁但獨占的訪問，reader線程只是將這個結構作為不可變的實體來使用。看啊，沒有鎖！

沒鎖帶來巨大的好處，隨著鎖的消失，死鎖、競爭和饑餓的可能性也隨之消失。感覺真棒！

我在這里得到了一個教訓！我得不斷學習設計模式，根據不同模式努力思考手邊的設計問題。這也幫助我更好地理解代碼！最終，我對如何馴服并發這頭野獸有了初步的了解！

設計模式是用于解決常見設計問題的可重復使用的解決方案。設計解決方案就是設計模式。你的問題領域可能會有所不同，也就是說，你需要編寫的業務邏輯將用于解決你手中的業務問題。但是，一旦使用模式，任務就能很快完成！

例如，當我們使用面向對象范式編寫代碼時，我們使用“四人組”（GoF）開發的設計模式（http://wiki.c2.com/?DesignPatternsBook）。這本名著為我們提供了一系列設計問題及其解決方案。雖然這種策略模式一直保持不變，但它仍被人們廣泛使用。

幾年后，我轉戰到Java領域，并使用ExecutorService接口來構建我的代碼。開發代碼非常容易，幾個月的運行中沒有出現任何重大問題。（雖然有一些其他問題，但沒有數據沖突，也沒有煩瑣的調試！）

隨后，我進入函數式編程的世界，并開始編寫越來越多的Scala程序。這是一個以不變數據結構為標準的新領域，我學到了一種截然不同的范式。

Scala的future模式和actor模式給出了全新的視角。作為程序員，我能感受到這些工具帶來的力量。一旦你跨越了認知曲線（誠然在開始時有點畏懼），就能編寫許多更安全且經得起推敲的并發代碼。

本書講述了許多并發設計模式，展示了這些模式背后的基本原理，突出了設計方案。

本書目標讀者

我們假定你有一定的Java編程基礎，理想情況下，你已經用過多線程Java程序，并熟悉“四人組”的設計模式，你還能輕松地通過maven運行Java程序。

本書將帶你進入下一個階段，同時向你展示許多并發模式背后的設計主題。本書希望幫助開發人員通過學習模式來構建可擴展、高性能的應用程序。

本書包含的內容

第1章介紹并發編程。正如你將看到的，并發本身就是一個領域。你將了解UNIX進程以及并發模式的管道和過濾器。本章涉及并發編程的綜述，你可能已對這方面有所了解。

第2章涵蓋一些關鍵的基本概念，并介紹Java內存模型的本質。你將了解共享狀態模型中出現的競爭條件和問題，并嘗試第一個并發模式：手拉手鎖定。

第3章包括顯式同步可變狀態和監視器模式，你會看到這種方法存在很多問題。我們將詳細介紹主動對象設計模式。

第4章介紹線程如何通過生產者/消費者模式相互通信，并介紹線程通信的概念，然后解釋主/從設計模式。本章還將介紹fork-join模式的一個特例：map-reduce模式。

第5章討論構建塊，還將討論阻塞隊列、有界隊列、鎖存器、FutureTask、信號量、屏障、激活和安全等內容。最后，描述不可變性以及不可變數據結構固有的線程安全性。

第6章介紹future并討論它的一元性質，包括轉型和單子模式，還將闡釋future模式的構成，同時會介紹Promise類。

第7章介紹actor范式。再次回顧主動對象模式，然后解釋actor范式，特別是未明確的鎖定性質。還將討論ask與tell、become模式（并強調其不變性）、流水線、半同步或半異步，并通過示例代碼進行說明。

讀者水平及所需環境

為了充分利用本書，你應該掌握一定水平的Java編程知識和Java線程基礎知識，能夠使用Java構建工具maven。書中提供了需要復習的重要內容，并通過Java線程示例對此進行補充。

使用諸如IntelliJ Idea、Eclipse或Netbeans等集成開發環境會很有幫助，但并非必須。為了說明函數并發模式，最后兩章使用Scala，這兩章的代碼使用基本的Scala結構。我們建議讀者最好瀏覽一下介紹性的Scala教程，這樣做很有益處。

下載示例代碼及彩色圖像

本書的示例代碼及所有截圖和樣圖。