Программа и материалы курса «Multicore programming in Java»

Добрый день.
Меня зовут Головач Иван, я буду уже второй раз вести спецкурс-вебинар «Multicore programming in Java». В этой статье предлагаю на рассмотрение программу курса и наиболее полезные ссылки по вопросам многопоточности в Java.

Кратко о курсе: стартует 1 сентября, ведется в режиме вебинаров дважды в неделю (понедельник + четверг) в 19.00-22.00 (по московскому времени), состоит из 16 лекций по 2.5 часа (=40 лекционных часов), рассчитан на Java Middle.

1. Модуль #1: Между hardware и New JMM
1.1 Программа модуля
1.2 Литература к модулю
2. Модуль #2: java.util.concurrent
2.1 Программа модуля
2.2 Литература к модулю
3. Модуль #3: Fork/Join Framework + Parallel Streams
3.1 Программа модуля
3.2 Литература к модулю
4. Модуль #4: “Неклассические архитектуры”
4.1 Программа модуля
4.2 Литература к модулю

Модуль #1: Между hardware и New JMM

Программа модуля

• “Железо”
  • Архитектура современных процессоров, кэши
  • Memory barriers, read/write reordering, протоколы когерентности кэшей
• “Математика”/Java Memory Model
  • New JMM — описание «на пальцах»
  • Какие гарантии дают Thread.start()/join(), volatile, final, CAS, lazySet, weakCompareAndSet, классы из j.u.c
  • Формальная спецификация New JMM: happens-before edge, commitment protocol
• Примитивы/конструкции
  • Double checked locking (broken), safe publishing
  • synchronized+Object.wait()/notify()/notifyAll() — как использовать, какие гарантии, как реализовано в HotSpot
  • Реализуем свои: Dekker's algorithm, Peterson's algorithm, Lamport Bakery algotithm

Литература к модулю

• Литература по «железу» (для старта)
  • Martin Thompson, «Mechanical Sympathy»
  • Руслан Черемин, «Рабочие заметки»
• Литература по «железу» (для серьезных людей)
  • «A Primer on Memory Consistency and Cache Coherence» — двухсотстраничный туториал по реализации согласованности кэшей в процессорах
  • «What Every Programmer Should Know About Memory» — стостраничный мануал по устройству памяти (регистры, кэши, конерентность, DMA, атомики)
  • «The Architecture of the Nehalem Processor and Nehalem-EP SMP Platforms» — ну или просто описание современного Intel Nehalem.
• Литература по Java Memory Model (для старта)
  • JSR 133 (Java Memory Model) FAQ + перевод — краткий обзор.
  • Doug Lea's JSR-133 cookbook — как JMM реализуется разработчиками компиляторов на «железе».
  • Brian Goetz, «Double-checked locking: Clever, but broken»
  • The «Double-Checked Locking is Broken» Declaration
• Литература по Java Memory Model (для серьезных людей)
  • The Java Memory Model — формальное и точное описание New JMM.

Модуль #2: java.util.concurrent

Программа модуля

• Многопоточные коллекции
  • BlockingQueue-s
  • ConcurrentMap-s: ConcurrentHashMap, ConcurrentSkipListMap
  • Сopy-on-write structures: CopyOnWriteArrayList, CopyOnWriteArraySet
• “Синхронизаторы”
  • Lock, Condition, ReentrantLock, ReentrantReadWriteLock, Semaphore
  • CountDownLatch, CyclicBarrier, Exchanger, Phaser
• Пул потоков + Future
  • Executors, ExecutorService, ThreadPoolExecutor, ScheduledExecutorService, ScheduledThreadPoolExecutor
  • Callable, Future, чего не хватает j.u.c.Future
• Ядро j.u.c: AbstractQueuedSynchronizer + LockSupport
  • Внутреннее устройство j.u.c.AQS
  • Строим свои примитивы на j.u.c.AQS + LockSupport

Литература к модулю

• Литература по java.util.concurrent (для старта)
  • The Java Tutorial: Concurrency
  • Package java.util.concurrent Description
  • javadoc: java.util.concurrent.locks.Lock
  • javadoc: java.util.concurrent.locks.Condition
  • javadoc: java.util.concurrent.Executor
  • java.util.concurrent.ExecutorService
  • javadoc: java.util.concurrent.CountDownLatch
  • java.util.concurrent.CyclicBarrier
  • java.util.concurrent.Exchanger
  • java.util.concurrent.Phaser
  • java.util.concurrent.Semaphore
• Литература по java.util.concurrent (для серьезных людей)
  • Brian Goetz и другие, “Java Concurrency in Practice”
  • Doug Lea, «The java.util.concurrent Synchronizer Framework»
  • javadoc: java.util.concurrent.locks.LockSupport
  • javadoc: java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer

Модуль #3: Fork/Join Framework + Parallel Streams

Программа модуля

• Fork/Join Framework
  • Решаем задачи в стиле рекурсивного параллелизма
  • Идиомы и типичные задачи
  • Fork/Join Framework — что «под капотом»
• Parallel Streams
  • Java 8 — работаем с данными через java.util.Stream
  • java.util.Stream.parallel() — что «под капотом»

Литература к модулю

• Литература по Fork/Join Framework (для старта)
  • Fork/Join Framework в Java 7
• Литература по Fork/Join Framework (для серьезных людей)
  • Doug Lea, «A Java Fork/Join Framework» — автор F/J рассказывает о своем детище.
  • java.util.concurrent.CountedCompleter
• Литература по Parallel Streams (для старта)
  • javadoc: java.util.stream.Stream
  • Package: java.util.stream
  • java.util.Spliterator
  • State of the Lambda
  • State of the Lambda: Libraries Edition
  • Java 8 Lambdas: Pragmatic Functional Programming

Модуль #4: “Неклассические архитектуры”

Программа модуля

• Non-blocking algorithm
  • Пакет j.u.c.atomic: AtomicXXX, AtomicXXXArray, AtomicXXXFieldUpdater, AtomicStampedReference, AtomicMarkableReference
  • Классификация: blocking, non-blocking, lock-free, wait-free, obstruction free
  • Неблокирующие реализации основных структур данных: stack, queue, deque, hashtable, treemap
• Архитектуры на основе передачи сообщений (Akka)
  • Библиотека Akka
  • Основные шаблоны, типовые архитектуры
  • Плюсы и минусы архитектур на основе передачи сообщений
• Software Transactional Memory (STM)
  • Библиотека clojure.lang.*
  • Плюсы и минусы архитектур на основе транзакционной памяти
• Persistent Data Structures
  • Плюсы и минусы персистентных структур данных
  • Персистентные реализации основных структур данных
  • Библиотека pcollections

Литература к модулю

• Литература по неблокирующим алгоритмам (для старта)
  • Package java.util.concurrent.atomic
  • wiki: Non-blocking algorithm
  • wiki: ABA problem
  • wiki: Compare-and-swap

• Литература по неблокирующим алгоритмам (для серьезных людей)
  • Maurice Herlihy, «Wait-Free Synchronization»

• Литература по архитектуре на основе передачи сообщений (для старта)
  • wiki: Actor model
  • Akka: Terminology, Concepts
  • Akka: Actor Systems
  • Akka: What is an Actor?
  • Akka: Supervision and Monitoring
  • Akka: Actor References, Paths and Addresses
  • Akka: Akka and the Java Memory Model

• Литература по архитектуре на основе передачи сообщений (для серьезных людей)
  • Jamie Allen, «Effective Akka»

• Литература по Persistent Data Structures (для старта)
  • wiki: Persistent data structure
  • pcollections.org

• Литература по Persistent Data Structures (для серьезных людей)
  • Chris Okasaki, «Purely Functional Data Structures»

Общая литература

В предыдущих раздела я рассматривал ссылки по конкретным темам конкретных модулей, однако, есть три очень хороших книги, которые стоит буквально читать целиком. Не хотелось «раздергивать их на главы», вот они

• Brian Goetz и другие, “Java Concurrency in Practice”
• Doug Lea, “Concurrent Programming in Java: Design Principles and Pattern”
• Maurice Herlihy, Nir Shavit, “The Art of Multiprocessor Programming”

Контакты

Стоимость курса
— при оплате до 9 августа — 375$
— при оплате до 16 августа — 400$
— при оплате до 23 августа — 425$
— при оплате до 30 августа — 450$

Я занимаюсь онлайн обучением Java (вот курсы программирования) и публикую часть учебных материалов в рамках переработки курса Java Core. Видеозаписи лекций в аудитории Вы можете увидеть на youtube-канале, возможно, видео канала лучше систематизировано в этой статье.

На все вопросы с удовольствием отвечу по следующим контактам (или в комментариях)
skype: GolovachCourses
email: GolovachCourses@gmail.com

Автор: IvanGolovach

Источник