High-Performance Java Platform Computing.pdf

本书名为《High-Performance Java Platform Computing》，是一本针对Java平台高性能计算的教材。全书深入探讨了Java平台的高性能计算原理与技术实践。从提供的内容片段可以提炼出一系列关键知识点。 ### 第一章：基础 - **冯·诺依曼机**：计算机的基本工作原理，按照冯·诺依曼的设计理论，计算机由运算器、控制器、存储器、输入设备和输出设备五个部分组成。 - **Flynn的分类法**：用于描述计算机系统中指令流和数据流的分类。Flynn提出的四类计算机架构包括单指令流单数据流（SISD）、单指令流多数据流（SIMD）、多指令流单数据流（MISD）和多指令流多数据流（MIMD）。 - **控制-存储分类法**：分析了程序执行过程中指令和数据在处理单元和存储单元之间的流动模式。 - **加速比和效率**：介绍了计算任务在多核或分布式系统中执行时，如何衡量并行处理带来的性能提升。 - **Amdahl定律**：描述了通过并行化加速计算任务时，由于程序中串行部分的存在，加速比的理论极限。 - **可扩展性**：探讨了系统或程序处理能力随硬件资源增加时的扩展能力。 - **并行性问题**：包括粒度问题、饥饿问题、死锁问题，这些是设计并行程序时需要考虑的主要问题。 - **流控制和节流机制**：与系统如何控制数据流和信息量有关。 - **布局和延迟**：在并行计算中，布局指的是数据或任务在不同处理器间的分布情况，而延迟则关注任务执行的时间开销。 - **调度**：是计算机操作系统中的一个核心概念，涉及如何高效分配处理器资源。 ### 第二章：线程 - **多线程的用途**：解释了为什么在Java中使用多线程是必要的和有用的。 - **Java线程类概述**：介绍了Java中负责线程创建和执行的类。 - **线程执行**：涉及线程的生命周期，包括创建、就绪、运行、阻塞和死亡等状态。 - **线程同步**：介绍了如何在Java中实现线程间的同步，避免数据不一致的问题。 - **历史与定义**：简要回顾了多线程编程的历史，以及一些基本的定义和概念。 - **并发、并行与分布式**：区分了这三个概念，并解释了它们在多线程环境中的含义和不同。 - **线程与进程**：比较了线程和进程的异同，以及它们在操作系统中的角色。 - **内核级与用户级线程**：区分了不同级别的线程实现方式，以及它们各自的优缺点。 - **Java线程功能快照**：快速浏览了Java中线程的基本功能和API。 - **守护线程**：讲解了守护线程的概念及其在Java中的实现。 - **线程控制**：包括线程的启动、暂停、中断和终止等操作。 - **静态方法**：列举了一些非常有用的静态方法，例如Thread.getAllStackTraces()。 - **协作式多任务处理**：讨论了协作式多任务处理与其他类型任务调度的差异。 - **优先级调度**：展示了如何在Java中为线程设置优先级以及优先级调度机制。 - **状态方法**：介绍了线程类中的一些状态方法。 ### 第三章：竞争条件与互斥 - **竞争条件的定义**：解释了什么是竞争条件，并通过实例说明竞争条件的危害。 - **互斥的必要性**：分析了为解决竞争条件，实现多个线程互斥访问共享资源的重要性。 - **临界区和对象锁定**：介绍了在Java中如何使用synchronized关键字来保护临界区。 - **生产者-消费者示例**：通过文件复制案例，展示了如何利用对象锁定来实现生产者和消费者之间的协作。 - **经典同步机制**：包括倒计时信号量、屏障、 Futures、死锁等概念，探讨了它们的设计原理和使用场景。 - **死锁的定义和识别**：说明了死锁的含义，以及如何识别系统是否陷入了死锁状态。 - **死锁的四个条件**：探讨了导致死锁的四个必要条件。 - **经典案例：哲学家就餐问题**：用这个著名的同步问题说明了死锁的情况。 从以上内容可知，《High-Performance Java Platform Computing》深入且全面地覆盖了Java高性能计算的多个关键方面，包括但不限于计算机架构基础、多线程编程技术以及多线程应用中常见的同步和并发问题。本书不仅提供了理论知识，还包括了丰富的实例和编程技术，对Java开发者来说是掌握并行计算和优化Java程序性能的宝贵资源。