<!-- The Terminology Problem -->
## 術語問題
術語“并發”,“并行”,“多任務”,“多處理”,“多線程”,分布式系統(可能還有其他)在整個編程文獻中都以多種相互沖突的方式使用,并且經常被混為一談。
*Brian Goetz* 在他 2016 年《從并發到并行》的演講中指出了這一點,之后提出了合理的二分法:
- 并發是關于正確有效地控制對共享資源的訪問。
- 并行是使用額外的資源來更快地產生結果。
這些定義很好,但是我們已有幾十年混亂使用和抗拒解決此問題的歷史了。一般來說,當人們使用“并發”這個詞時,他們的意思是“所有的一切”。事實上,我自己也經常陷入這樣的想法。在大多數書籍中,包括 *Brian Goetz* 的 《Java Concurrency in Practice》,都在標題中使用這個詞。
“并發”通常表示:不止一個任務正在執行。而“并行”幾乎總是代表:不止一個任務同時執行。現在你能看到問題所在了嗎?“并行”也有不止一個任務正在執行的語義在里面。區別就在于細節:究竟是怎么“執行”的。此外,還有一些場景重疊:為并行編寫的程序有時在單處理器上運行,而一些并發編程系統可以利用多處理器。
還有另一種方法,在減速發生的地方寫下定義(原文Here’s another approach, writing the definitions around where the slowdown occurs):
**并發**
同時完成多任務。無需等待當前任務完成即可執行其他任務。“并發”解決了程序因外部控制而無法進一步執行的阻塞問題。最常見的例子就是 I/O 操作,任務必須等待數據輸入(在一些例子中也稱阻塞)。這個問題常見于 I/O 密集型任務。
**并行**
同時在多個位置完成多任務。這解決了所謂的 CPU 密集型問題:將程序分為多部分,在多個處理器上同時處理不同部分來加快程序執行效率。
上面的定義說明了這兩個術語令人困惑的原因:兩者的核心都是“同時完成多個任務”,不過并行增加了跨多個處理器的分布。更重要的是,它們可以解決不同類型的問題:并行可能對解決I / O密集型問題沒有任何好處,因為問題不在于程序的整體執行速度,而在于I/O阻塞。而嘗試在單個處理器上使用并發來解決計算密集型問題也可能是浪費時間。兩種方法都試圖在更短的時間內完成更多工作,但是它們實現加速的方式有所不同,這取決于問題施加的約束。
這兩個概念混合在一起的一個主要原因是包括Java在內的許多編程語言使用相同的機制 - **線程**來實現并發和并行。
我們甚至可以嘗試以更細的粒度去進行定義(然而這并不是標準化的術語):
- **純并發**:仍然在單個CPU上運行任務。純并發系統比順序系統更快地產生結果,但是它的運行速度不會因為處理器的增加而變得更快。
- **并發-并行**:使用并發技術,結果程序可以利用更多處理器更快地產生結果。
- **并行-并發**:使用并行編程技術編寫,如果只有一個處理器,結果程序仍然可以運行(Java 8 **Streams**就是一個很好的例子)。
- **純并行**:除非有多個處理器,否則不會運行。
在某些情況下,這可能是一個有用的分類法。
支持并發性的語言和庫似乎是[抽象泄露(Leaky Abstraction)](https://en.wikipedia.org/wiki/Leaky_abstraction)一詞的完美候選。抽象的目標是“抽象出”那些對于手頭想法不重要的東西,以屏蔽不必要的細節。如果抽象是有漏洞的,那些碎片和細節就會不斷重新聲明自己是重要的,無論你廢了多少功夫來隱藏它們。
我開始懷疑是否真的有高度抽象。因為當編寫這類程序時,底層的系統、工具,甚至是關于CPU緩存如何工作的細節,都永遠不會被屏蔽。最后,如果你非常小心,你創作的東西在特定的情況下工作,但在其他情況下不工作。有時是兩臺機器的配置方式不同,有時是程序的估計負載不同。這不是Java特有的 - 這是并發和并行編程的本質。
你可能會認為[純函數式](https://en.wikipedia.org/wiki/Purely_functional)語言沒有這些限制。實際上,純函數式語言解決了大量并發問題,所以如果你正在解決一個困難的并發問題,你可以考慮用純函數語言編寫這個部分。但最終,如果你編寫一個使用隊列的系統,例如,如果該系統沒有被正確地調整,并且輸入速率也沒有被正確地估計或限制(在不同的情況下,限制意味著具有不同的影響的不同東西),該隊列要么被填滿并阻塞,要么溢出。最后,你必須了解所有細節,任何問題都可能會破壞你的系統。這是一種非常不同的編程方式。
- 譯者的話
- 前言
- 簡介
- 第一章 對象的概念
- 抽象
- 接口
- 服務提供
- 封裝
- 復用
- 繼承
- "是一個"與"像是一個"的關系
- 多態
- 單繼承結構
- 集合
- 對象創建與生命周期
- 異常處理
- 本章小結
- 第二章 安裝Java和本書用例
- 編輯器
- Shell
- Java安裝
- 校驗安裝
- 安裝和運行代碼示例
- 第三章 萬物皆對象
- 對象操縱
- 對象創建
- 數據存儲
- 基本類型的存儲
- 高精度數值
- 數組的存儲
- 代碼注釋
- 對象清理
- 作用域
- 對象作用域
- 類的創建
- 類型
- 字段
- 基本類型默認值
- 方法使用
- 返回類型
- 參數列表
- 程序編寫
- 命名可見性
- 使用其他組件
- static關鍵字
- 小試牛刀
- 編譯和運行
- 編碼風格
- 本章小結
- 第四章 運算符
- 開始使用
- 優先級
- 賦值
- 方法調用中的別名現象
- 算術運算符
- 一元加減運算符
- 遞增和遞減
- 關系運算符
- 測試對象等價
- 邏輯運算符
- 短路
- 字面值常量
- 下劃線
- 指數計數法
- 位運算符
- 移位運算符
- 三元運算符
- 字符串運算符
- 常見陷阱
- 類型轉換
- 截斷和舍入
- 類型提升
- Java沒有sizeof
- 運算符總結
- 本章小結
- 第五章 控制流
- true和false
- if-else
- 迭代語句
- while
- do-while
- for
- 逗號操作符
- for-in 語法
- return
- break 和 continue
- 臭名昭著的 goto
- switch
- switch 字符串
- 本章小結
- 第六章 初始化和清理
- 利用構造器保證初始化
- 方法重載
- 區分重載方法
- 重載與基本類型
- 返回值的重載
- 無參構造器
- this關鍵字
- 在構造器中調用構造器
- static 的含義
- 垃圾回收器
- finalize()的用途
- 你必須實施清理
- 終結條件
- 垃圾回收器如何工作
- 成員初始化
- 指定初始化
- 構造器初始化
- 初始化的順序
- 靜態數據的初始化
- 顯式的靜態初始化
- 非靜態實例初始化
- 數組初始化
- 動態數組創建
- 可變參數列表
- 枚舉類型
- 本章小結
- 第七章 封裝
- 包的概念
- 代碼組織
- 創建獨一無二的包名
- 沖突
- 定制工具庫
- 使用 import 改變行為
- 使用包的忠告
- 訪問權限修飾符
- 包訪問權限
- public: 接口訪問權限
- 默認包
- private: 你無法訪問
- protected: 繼承訪問權限
- 包訪問權限 Vs Public 構造器
- 接口和實現
- 類訪問權限
- 本章小結
- 第八章 復用
- 組合語法
- 繼承語法
- 初始化基類
- 帶參數的構造函數
- 委托
- 結合組合與繼承
- 保證適當的清理
- 名稱隱藏
- 組合與繼承的選擇
- protected
- 向上轉型
- 再論組合和繼承
- final關鍵字
- final 數據
- 空白 final
- final 參數
- final 方法
- final 和 private
- final 類
- final 忠告
- 類初始化和加載
- 繼承和初始化
- 本章小結
- 第九章 多態
- 向上轉型回顧
- 忘掉對象類型
- 轉機
- 方法調用綁定
- 產生正確的行為
- 可擴展性
- 陷阱:“重寫”私有方法
- 陷阱:屬性與靜態方法
- 構造器和多態
- 構造器調用順序
- 繼承和清理
- 構造器內部多態方法的行為
- 協變返回類型
- 使用繼承設計
- 替代 vs 擴展
- 向下轉型與運行時類型信息
- 本章小結
- 第十章 接口
- 抽象類和方法
- 接口創建
- 默認方法
- 多繼承
- 接口中的靜態方法
- Instrument 作為接口
- 抽象類和接口
- 完全解耦
- 多接口結合
- 使用繼承擴展接口
- 結合接口時的命名沖突
- 接口適配
- 接口字段
- 初始化接口中的字段
- 接口嵌套
- 接口和工廠方法模式
- 本章小結
- 第十一章 內部類
- 創建內部類
- 鏈接外部類
- 使用 .this 和 .new
- 內部類與向上轉型
- 內部類方法和作用域
- 匿名內部類
- 嵌套類
- 接口內部的類
- 從多層嵌套類中訪問外部類的成員
- 為什么需要內部類
- 閉包與回調
- 內部類與控制框架
- 繼承內部類
- 內部類可以被覆蓋么?
- 局部內部類
- 內部類標識符
- 本章小結
- 第十二章 集合
- 泛型和類型安全的集合
- 基本概念
- 添加元素組
- 集合的打印
- 迭代器Iterators
- ListIterator
- 鏈表LinkedList
- 堆棧Stack
- 集合Set
- 映射Map
- 隊列Queue
- 優先級隊列PriorityQueue
- 集合與迭代器
- for-in和迭代器
- 適配器方法慣用法
- 本章小結
- 簡單集合分類
- 第十三章 函數式編程
- 新舊對比
- Lambda表達式
- 遞歸
- 方法引用
- Runnable接口
- 未綁定的方法引用
- 構造函數引用
- 函數式接口
- 多參數函數式接口
- 缺少基本類型的函數
- 高階函數
- 閉包
- 作為閉包的內部類
- 函數組合
- 柯里化和部分求值
- 純函數式編程
- 本章小結
- 第十四章 流式編程
- 流支持
- 流創建
- 隨機數流
- int 類型的范圍
- generate()
- iterate()
- 流的建造者模式
- Arrays
- 正則表達式
- 中間操作
- 跟蹤和調試
- 流元素排序
- 移除元素
- 應用函數到元素
- 在map()中組合流
- Optional類
- 便利函數
- 創建 Optional
- Optional 對象操作
- Optional 流
- 終端操作
- 數組
- 集合
- 組合
- 匹配
- 查找
- 信息
- 數字流信息
- 本章小結
- 第十五章 異常
- 異常概念
- 基本異常
- 異常參數
- 異常捕獲
- try 語句塊
- 異常處理程序
- 終止與恢復
- 自定義異常
- 異常與記錄日志
- 異常聲明
- 捕獲所有異常
- 多重捕獲
- 棧軌跡
- 重新拋出異常
- 精準的重新拋出異常
- 異常鏈
- Java 標準異常
- 特例:RuntimeException
- 使用 finally 進行清理
- finally 用來做什么?
- 在 return 中使用 finally
- 缺憾:異常丟失
- 異常限制
- 構造器
- Try-With-Resources 用法
- 揭示細節
- 異常匹配
- 其他可選方式
- 歷史
- 觀點
- 把異常傳遞給控制臺
- 把“被檢查的異常”轉換為“不檢查的異常”
- 異常指南
- 本章小結
- 后記:Exception Bizarro World
- 第十六章 代碼校驗
- 測試
- 如果沒有測試過,它就是不能工作的
- 單元測試
- JUnit
- 測試覆蓋率的幻覺
- 前置條件
- 斷言(Assertions)
- Java 斷言語法
- Guava斷言
- 使用斷言進行契約式設計
- 檢查指令
- 前置條件
- 后置條件
- 不變性
- 放松 DbC 檢查或非嚴格的 DbC
- DbC + 單元測試
- 使用Guava前置條件
- 測試驅動開發
- 測試驅動 vs. 測試優先
- 日志
- 日志會給出正在運行的程序的各種信息
- 日志等級
- 調試
- 使用 JDB 調試
- 圖形化調試器
- 基準測試
- 微基準測試
- JMH 的引入
- 剖析和優化
- 優化準則
- 風格檢測
- 靜態錯誤分析
- 代碼重審
- 結對編程
- 重構
- 重構基石
- 持續集成
- 本章小結
- 第十七章 文件
- 文件和目錄路徑
- 選取路徑部分片段
- 路徑分析
- Paths的增減修改
- 目錄
- 文件系統
- 路徑監聽
- 文件查找
- 文件讀寫
- 本章小結
- 第十八章 字符串
- 字符串的不可變
- +的重載與StringBuilder
- 意外遞歸
- 字符串操作
- 格式化輸出
- printf()
- System.out.format()
- Formatter類
- 格式化修飾符
- Formatter轉換
- String.format()
- 一個十六進制轉儲(dump)工具
- 正則表達式
- 基礎
- 創建正則表達式
- 量詞
- CharSequence
- Pattern和Matcher
- find()
- 組(Groups)
- start()和end()
- Pattern標記
- split()
- 替換操作
- 正則表達式與 Java I/O
- 掃描輸入
- Scanner分隔符
- 用正則表達式掃描
- StringTokenizer類
- 本章小結
- 第十九章 類型信息
- 為什么需要 RTTI
- Class對象
- 類字面常量
- 泛化的Class引用
- cast()方法
- 類型轉換檢測
- 使用類字面量
- 遞歸計數
- 一個動態instanceof函數
- 注冊工廠
- 類的等價比較
- 反射:運行時類信息
- 類方法提取器
- 動態代理
- Optional類
- 標記接口
- Mock 對象和樁
- 接口和類型
- 本章小結
- 第二十章 泛型
- 簡單泛型
- 泛型接口
- 泛型方法
- 復雜模型構建
- 泛型擦除
- 補償擦除
- 邊界
- 通配符
- 問題
- 自限定的類型
- 動態類型安全
- 泛型異常
- 混型
- 潛在類型機制
- 對缺乏潛在類型機制的補償
- Java8 中的輔助潛在類型
- 總結:類型轉換真的如此之糟嗎?
- 進階閱讀
- 第二十一章 數組
- 數組特性
- 一等對象
- 返回數組
- 多維數組
- 泛型數組
- Arrays的fill方法
- Arrays的setAll方法
- 增量生成
- 隨機生成
- 泛型和基本數組
- 數組元素修改
- 數組并行
- Arrays工具類
- 數組比較
- 數組拷貝
- 流和數組
- 數組排序
- Arrays.sort()的使用
- 并行排序
- binarySearch二分查找
- parallelPrefix并行前綴
- 本章小結
- 第二十二章 枚舉
- 基本 enum 特性
- 將靜態類型導入用于 enum
- 方法添加
- 覆蓋 enum 的方法
- switch 語句中的 enum
- values 方法的神秘之處
- 實現而非繼承
- 隨機選擇
- 使用接口組織枚舉
- 使用 EnumSet 替代 Flags
- 使用 EnumMap
- 常量特定方法
- 使用 enum 的職責鏈
- 使用 enum 的狀態機
- 多路分發
- 使用 enum 分發
- 使用常量相關的方法
- 使用 EnumMap 進行分發
- 使用二維數組
- 本章小結
- 第二十三章 注解
- 基本語法
- 定義注解
- 元注解
- 編寫注解處理器
- 注解元素
- 默認值限制
- 替代方案
- 注解不支持繼承
- 實現處理器
- 使用javac處理注解
- 最簡單的處理器
- 更復雜的處理器
- 基于注解的單元測試
- 在 @Unit 中使用泛型
- 實現 @Unit
- 本章小結
- 第二十四章 并發編程
- 術語問題
- 并發的新定義
- 并發的超能力
- 并發為速度而生
- 四句格言
- 1.不要這樣做
- 2.沒有什么是真的,一切可能都有問題
- 3.它起作用,并不意味著它沒有問題
- 4.你必須仍然理解
- 殘酷的真相
- 本章其余部分
- 并行流
- 創建和運行任務
- 終止耗時任務
- CompletableFuture類
- 基本用法
- 結合 CompletableFuture
- 模擬
- 異常
- 流異常(Stream Exception)
- 檢查性異常
- 死鎖
- 構造方法非線程安全
- 復雜性和代價
- 本章小結
- 缺點
- 共享內存陷阱
- This Albatross is Big
- 其他類庫
- 考慮為并發設計的語言
- 拓展閱讀
- 第二十五章 設計模式
- 概念
- 單例模式
- 模式分類
- 構建應用程序框架
- 面向實現
- 工廠模式
- 動態工廠
- 多態工廠
- 抽象工廠
- 函數對象
- 命令模式
- 策略模式
- 責任鏈模式
- 改變接口
- 適配器模式(Adapter)
- 外觀模式(Fa?ade)
- 包(Package)作為外觀模式的變體
- 解釋器:運行時的彈性
- 回調
- 多次調度
- 模式重構
- 抽象用法
- 多次派遣
- 訪問者模式
- RTTI的優劣
- 本章小結
- 附錄:補充
- 附錄:編程指南
- 附錄:文檔注釋
- 附錄:對象傳遞和返回
- 附錄:流式IO
- 輸入流類型
- 輸出流類型
- 添加屬性和有用的接口
- 通過FilterInputStream 從 InputStream 讀取
- 通過 FilterOutputStream 向 OutputStream 寫入
- Reader和Writer
- 數據的來源和去處
- 更改流的行為
- 未發生改變的類
- RandomAccessFile類
- IO流典型用途
- 緩沖輸入文件
- 從內存輸入
- 格式化內存輸入
- 基本文件的輸出
- 文本文件輸出快捷方式
- 存儲和恢復數據
- 讀寫隨機訪問文件
- 本章小結
- 附錄:標準IO
- 附錄:新IO
- ByteBuffer
- 數據轉換
- 基本類型獲取
- 視圖緩沖區
- 字節存儲次序
- 緩沖區數據操作
- 緩沖區細節
- 內存映射文件
- 性能
- 文件鎖定
- 映射文件的部分鎖定
- 附錄:理解equals和hashCode方法
- 附錄:集合主題
- 附錄:并發底層原理
- 附錄:數據壓縮
- 附錄:對象序列化
- 附錄:靜態語言類型檢查
- 附錄:C++和Java的優良傳統
- 附錄:成為一名程序員