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并发数据结构-1.1 并发的数据结构的设计
随着多个处理器共享同一内存的机器在商业上的广泛使用,并发编程的艺术也产生了巨大的变化。当前的趋势向着低功耗芯片级多线程(CMT)发展,所以这样的机器一定会更加广泛的被使用。
共享内存多处理器是指并发的执行多个线程的系统,这些线程在共享的内存中通过数据结构通讯和同步。这些数据结构的效率对于性能是很关键的,而目前熟练掌握为多处理器机器设计高效数据结构这一技术的人并不多。对大多数人来说,设计并发的数据结构比设计单线程的难多了,因为并发执行的线程可能会多种方式地交错运行他们的指令,每一种方式会带来不同的,甚至不符合预期的输出。这就要求设计者改变他们对运算的认识,理解新的设计方法,采用新的编程工具集。此外,设计可扩展的并发数据结构,使得当机器执行越来越多的并发线程时依旧表现良好也是新的挑战。本文主要介绍设计并发数据结构的相关挑战,和一些重要的数据结构相关内容的总结。我们的总结绝不是全面的;相反,我们特意选取了一些能说明设计的关键问题的流行的数据结构,希望我们提供了足够的背景和知识,让有兴趣的读者接触那些我们没有提到的内容。
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JSR133中文版
本文是JSR-133规范,即JavaTM内存模型与线程规范,由JSR-133专家组开发。本规范是JSR-176(定义了JavaTM平台 Tiger(5.0)发布版的主要特性)的一部分。本规范的标准内容将合并到JavaTM语言规范、JavaTM虚拟机规范以及java.lang
包的类说明中。本JSR-133规范将不再通过JCP维护和修改。未来所有对这些标准化内容的更新、修正以及说明都会出现在上述这些文档中。
本规范的标准化内容包含在第5, 7, 9.2, 9.3, 11, 12, 14, 15以及16节。其它章节,以及上述提到的章节的部分内容,属非标准化内容,用于解释和说明标准化内容。如果标准化内容和非标准化内容有冲突,以标准化内容为准。
本规范的讨论与开发异常复杂且专业性强,需要对一些学术论题有深刻的见解并了解它们的发展过程。这些讨论在JMM web站点上都有存档。该站点提供了额外的信息,可以帮助理解本规范形成的过程。
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无锁和无等待的定义和例子
在查阅google之后,我发现没有一处对并发算法或是数据结构规定的演进条件(progress condition,注:参考[1],译者认为翻译为演进状态更为合适)做合理的解释。甚至在”The Art of Multiprocessor Programming“中也只有围绕书本的一小段定义,大部分定义是单行的句子,因而造成了我们普通人含义模糊的理解,所以在这里我把我对这些概念的理解整理在一起,并且在每一种概念后面给出相应的例子。
我们先将演进条件分为四个主要类别,阻塞(blocking),无干扰(obstruction-free),无锁(lock-free),和无等待(wait-free)。详细列表如下:
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Initialization On Demand Holder idiom的实现探讨
起源
在程晓明同学的文章“双重检查锁定与延迟初始化”中,提到了对于单例模式的“Initialization On Demand Holder idiom”实现方案。
这个方案的技术实质是利用Java类初始化的LC锁。相比其他实现方案(如double-checked locking等),该技术方案的实现代码较为简洁,并且在所有版本的编译器中都是可行的。该方案代码如下:
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Java 7 并发编程指南中文版
原文链接 作者: Javier Fernández González 译者:郑玉婷,许巧辉 校对:方腾飞,欧振聪
申明:本书由并发编程网组织翻译,只供研究和学习之用,禁止任何人用于商业用途。
当你用计算机工作的时候,你在同时做多样事情。你可以边听音乐边写文档边读取邮件。可以这样做的原因是你的操作系统运行并发任务。并发编程是关于基础与进程的一个提供了多任务或者多程序同时运行还相互沟通来交换数据和相互同步的平台。Java是一个并发平台,在Java程序中提供了很多执行并发任务的类。每个版本,Java提升了促进程序员开发并发程序的功能。这本书包含了在Java版本7的并发API中最重要和最有用的技巧,你可以直接在你的应用程序中使用的。
目录
前言
第一章: 线程管理
定制并发类(九)实现一个自定义的Lock类
声明:本文是《 Java 7 Concurrency Cookbook 》的第七章,作者: Javier Fernández González 译者:许巧辉
实现一个自定义的Lock类
锁是Java并发API提供的基本同步机制之一。它允许程序员保护代码的临界区,所以,在某个时刻只有一个线程能执行这个代码块。它提供以下两种操作:
- lock():当你想要访问一个临界区时,调用这个方法。如果有其他线程正在运行这个临界区,其他线程将阻塞,直到它们被这个锁唤醒,从而获取这个临界区的访问。
- unlock():你在临界区的尾部调用这个方法,允许其他线程访问这个临界区。
在Java并发API中,锁是在Lock接口及其一些实现类中声明的,比如ReentrantLock类。
在这个指南中,你将学习如何实现你自己的Lock对象,它将实现一个实现了Lock接口并可用来保护临界区的类。
定制并发类(七)实现ThreadFactory接口生成自定义的线程给Fork/Join框架
声明:本文是《 Java 7 Concurrency Cookbook 》的第七章,作者: Javier Fernández González 译者:许巧辉
实现ThreadFactory接口生成自定义的线程给Fork/Join框架
Fork/Join框架是Java7中最有趣的特征之一。它是Executor和ExecutorService接口的一个实现,允许你执行Callable和Runnable任务而不用管理这些执行线程。
这个执行者面向执行能被拆分成更小部分的任务。主要组件如下:
- 一个特殊任务,实现ForkJoinTask类
- 两种操作,将任务划分成子任务的fork操作和等待这些子任务结束的join操作
- 一个算法,优化池中线程的使用的work-stealing算法。当一个任务正在等待它的子任务(结束)时,它的执行线程将执行其他任务(等待执行的任务)。
ForkJoinPool类是Fork/Join的主要类。在它的内部实现,有如下两种元素:
- 一个存储等待执行任务的列队。
- 一个执行任务的线程池
在这个指南中,你将学习如何实现一个在ForkJoinPool类中使用的自定义的工作者线程,及如何使用一个工厂来使用它。
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定制并发类(五)在一个Executor对象中使用我们的ThreadFactory
声明:本文是《 Java 7 Concurrency Cookbook 》的第七章,作者: Javier Fernández González 译者:许巧辉
在一个Executor对象中使用我们的ThreadFactory
在前面的指南中,实现ThreadFactory接口生成自定义线程,我们引进了工厂模式和提供如何实现一个实现ThreadFactory接口的线程的工厂例子。
执行者框架(Executor framework)是一种机制,它允许你将线程的创建与执行分离。它是基于Executor、ExecutorService接口和实现这两个接口的ThreadPoolExecutor类。它有一个内部的线程池和提供一些方法,这些方法允许你提交两种任务给线程池执行。这两种任务是:
- 实现Runnable接口的类,用来实现没有返回结果的任务
- 实现Callable接口的类,用来实现有返回结果的任务
在执行者框架(Executor framework)的内部,它提供一个ThreadFactory接口来创建线程,这是用来产生新的线程。在这个指南中,你将学习如何实现你自己的线程类,用一个工厂来创建这个类的线程,及如何在执行者中使用这个工厂,所以这个执行者将执行你的线程。