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第1章 引言1

1.1 共享对象和同步2

1.2 生活实例4

1.2.1 互斥特性6

1.2.2 道德7

1.3 生产者－消费者问题7

1.4 读者－写者问题9

1.5 并行的困境9

1.6 并行程序设计11

1.7 本章注释11

1.8 习题11

第一部分 原 理14

第2章 互斥14

2.1 时间14

2.2 临界区14

2.3 双线程解决方案16

2.3.1 LockOne类16

2.3.2 LockTwo类17

2.3.3 Peterson锁18

2.4 过滤锁19

2.5 公平性21

2.6 Bakery算法21

2.7 有界时间戳23

2.8 存储单元数量的下界25

2.9 本章注释27

2.10 习题28

第3章 并发对象31

3.1 并发性与正确性31

3.2 顺序对象33

3.3 静态一致性34

3.4 顺序一致性35

3.5 可线性化性38

3.5.1 可线性化点38

3.5.2 评析38

3.6 形式化定义38

3.6.1 可线性化性39

3.6.2 可线性化性的复合性40

3.6.3 非阻塞特性40

3.7 演进条件41

3.8 Java存储器模型43

3.8.1 锁和同步块44

3.8.2 volatile域44

3.8.3 final域44

3.9 评析45

3.10 本章注释46

3.11 习题46

第4章 共享存储器基础50

4.1 寄存器空间50

4.2 寄存器构造54

4.2.1 MRSW安全寄存器55

4.2.2 MRSW规则布尔寄存器55

4.2.3 M-值MRSW规则寄存器56

4.2.4 SRSW原子寄存器57

4.2.5 MRSW原子寄存器59

4.2.6 MRMW原子寄存器60

4.3 原子快照62

4.3.1 无障碍快照63

4.3.2 无等待快照64

4.3.3 正确性证明66

4.4 本章注释67

4.5 习题67

第5章 同步原子操作的相对能力70

5.1 一致数70

5.2 原子寄存器72

5.3 一致性协议74

5.4 FIFO队列74

5.5 多重赋值对象77

5.6 读－改－写操作79

5.7 Common2 RMW操作80

5.8 compareAndSet（）操作81

5.9 本章注释82

5.10 习题83

第6章 一致性的通用性87

6.1 引言87

6.2 通用性88

6.3 一种通用的无锁构造88

6.4 一种通用的无等待构造91

6.5 本章注释95

6.6 习题95

第二部 分实 践98

第7章 自旋锁与争用98

7.1 实际问题98

7.2 测试－设置锁100

7.3 再论基于TAS的自旋锁102

7.4 指数后退102

7.5 队列锁104

7.5.1 基于数组的锁104

7.5.2 CLH队列锁106

7.5.3 MCS队列锁107

7.6 时限队列锁110

7.7 复合锁112

7.8 层次锁118

7.8.1 层次后退锁118

7.8.2 层次CLH队列锁119

7.9 由一个锁管理所有的锁123

7.10 本章注释123

7.11 习题124

第8章 管程和阻塞同步126

8.1 引言126

8.2 管程锁和条件126

8.2.1 条件127

8.2.2 唤醒丢失问题130

8.3 读者－写者锁131

8.3.1 简单的读者－写者锁131

8.3.2 公平的读者－写者锁132

8.4 我们的可重入锁134

8.5 信号量135

8.6 本章注释136

8.7 习题136

第9章 链表：锁的作用139

9.1 引言139

9.2 基于链表的集合140

9.3 并发推理141

9.4 粗粒度同步142

9.5 细粒度同步143

9.6 乐观同步146

9.7 惰性同步149

9.8 非阻塞同步153

9.9 讨论157

9.10 本章注释157

9.11 习题158

第10章 并行队列和ABA问题159

10.1 引言159

10.2 队列160

10.3 部分有界队列160

10.4 完全无界队列163

10.5 无锁的无界队列164

10.6 内存回收和ABA问题166

10.7 双重数据结构170

10.8 本章注释172

10.9 习题172

第11章 并发栈和消除174

11.1 引言174

11.2 无锁的无界栈174

11.3 消除176

11.4 后退消除栈176

11.4.1 无锁交换机177

11.4.2 消除数组179

11.5 本章注释181

11.6 习题181

第12章 计数、排序和分布式协作184

12.1 引言184

12.2 共享计数184

12.3 软件组合185

12.3.1 概述185

12.3.2 一个扩展实例190

12.3.3 性能和健壮性191

12.4 静态一致池和计数器192

12.5 计数网192

12.5.1 可计数网193

12.5.2 双调计数网194

12.5.3 性能和流水线201

12.6 衍射树201

12.7 并行排序204

12.8 排序网204

12.9 样本排序207

12.10 分布式协作208

12.11 本章注释208

12.12 习题209

第13章 并发哈希和固有并行212

13.1 引言212

13.2 封闭地址哈希集213

13.2.1 粗粒度哈希集214

13.2.2 空间分带哈希集215

13.2.3 细粒度哈希集217

13.3 无锁哈希集219

13.3.1 递归有序划分219

13.3.2 BucketList类222

13.3.3 LockFree HashSet〈T〉类223

13.4 开放地址哈希集225

13.4.1 Cuckoo哈希225

13.4.2 并发Cuckoo哈希226

13.4.3 空间分带的并发Cuckoo哈希230

13.4.4 细粒度的并发Cuckoo哈希集231

13.5 本章注释233

13.6 习题234

第14章 跳表和平衡查找235

14.1 引言235

14.2 顺序跳表235

14.3 基于锁的并发跳表236

14.3.1 简介236

14.3.2 算法238

14.4 无锁并发跳表243

14.4.1 简介243

14.4.2 算法细节245

14.5 并发跳表251

14.6 本章注释251

14.7 习题251

第15章 优先级队列253

15.1 引言253

15.2 基于数组的有界优先级队列253

15.3 基于树的有界优先级队列254

15.4 基于堆的无界优先级队列256

15.4.1 顺序堆256

15.4.2 并发堆258

15.5 基于跳表的无界优先级队列262

15.6 本章注释264

15.7 习题265

第16章 异步执行、调度和工作分配266

16.1 引言266

16.2 并行分析271

16.3 多处理器的实际调度273

16.4 工作分配274

16.4.1 工作窃取275

16.4.2 屈从和多道程序设计275

16.5 工作窃取双端队列276

16.5.1 有界工作窃取双端队列276

16.5.2 无界工作窃取双端队列279

16.5.3 工作平衡282

16.6 本章注释283

16.7 习题284

第17章 障碍287

17.1 引言287

17.2 障碍实现288

17.3 语义换向障碍288

17.4 组合树障碍289

17.5 静态树障碍291

17.6 终止检测障碍293

17.7 本章注释295

17.8 习题296

第18章 事务内存302

18.1 引言302

18.1.1 关于锁的问题302

18.1.2 关于compareAndSet（）的问题303

18.1.3 关于复合性的问题304

18.1.4 我们能做什么305

18.2 事务和原子性305

18.3 软事务内存306

18.3.1 事务和事务线程309

18.3.2 僵尸事务和一致性310

18.3.3 原子对象311

18.3.4 如何演进311

18.3.5 争用管理器312

18.3.6 原子对象的实现314

18.3.7 无干扰原子对象315

18.3.8 基于锁的原子对象318

18.4 硬事务内存323

18.4.1 缓存一致性324

18.4.2 事务缓存一致性324

18.4.3 改进325

18.5 本章注释325

18.6 习题326

第三部分 附 录328

附录A 软件基础328

附录B 硬件基础340

参考文献350

索引359