前言

并发计算无处不在。随着消费者市场中多核处理器的崛起，人们对并发计算的需求已经在开发者世界中掀起巨大波澜。曾几何时，并发编程还只是一个学术名词，常常被解释为程序和计算机系统中的异步计算。现在，并发编程已经成为软件开发中被广泛遵循的方法论之一。于是，高级的并发框架和软件库如雨后春笋般大量涌现，让我们见证了并发计算领域的复兴。

随着现代程序语言和并发模型的抽象层次不断提高，确定它们的使用场合和时机就显得比较关键了。仅仅了解经典的并发和同步等基础原语（比如线程、锁和监控器等）已经不够。高层次的并发框架可解决很多传统并发计算面临的难题，而且可以针对具体任务进行裁剪，于是其逐渐占领了并发计算市场。

本书用 Scala 描述高层次的并发编程，详细解释了不同的并发计算主题，并覆盖了并发编程的基础理论。同时，本书还描述了几种现代并发计算框架，详细介绍了它们的语义及用法。在介绍重要的并发抽象概念的同时，本书也讲解了它们在实际场景中的应用。有理由相信，读者通过本书既可以获得对并发编程理论的扎实理解，也能学会如何编写正确而高效的并发程序。掌握这些实用技能，读者将能走出成为一名现代并发计算专家的第一步。本书的编写过程是令人愉快的，希望读者也能享受同样愉悦的阅读过程。

组织结构

本书各章分别介绍并发编程的不同的主题。其中包含 Scala 运行时中的基础并发计算API，以及更复杂的并发原语，还有一些高层次的并发抽象模型。

● 第1章：概述。本章介绍并发编程的必要性及背景。同时，本章介绍Scala语言基础知识，这对读者理解本书后面的内容是必要的。

● 第2章：JVM和JMM上的并发性。本章介绍并发编程的基础知识，包含如何使用线程、如何保护共享内存，以及JMM。

● 第3章：并发编程的传统构造模块。本章介绍经典并发编程的一些工具，比如线程池、原子性变量、并发容器，重点介绍它们在Scala语言中的体现。本书关注的是现代高层次并发编程框架。因而，本章只回顾传统并发编程技术，并不会深入展开讲解。

● 第4章：基于Future和Promise的异步编程。本章专门针对Scala并发框架进行讲解，介绍Future和Promise的API，以及它们在异步编程中的正确使用方法。

● 第5章：数据并行容器。本章描述Scala的并行容器框架，介绍如何将容器操作并行化，以及如何评估性能的提升。

● 第6章：基于响应式扩展的并发编程。本章介绍如何在基于事件和异步的编程中使用响应式扩展框架，介绍事件流操作和容器操作之间的对应关系、如何让事件在线程之间传递，以及如何使用事件流设计响应式用户界面。

● 第7章：软件事务性内存。本章介绍用于事务性编程的ScalaSTM库，它提供了一种更安全、更直观的共享内存模型。在本章中，读者将学习如何通过可扩展内存事务来保护共享数据，同时减少死锁和竞态条件发生的风险。

● 第8章：角色模型。本章介绍角色模型和Akka框架。在本章中，读者将学习如何透明地在多个机器上构建消息传递分布式程序。

● 第9章：并发编程实践。本章总结前面介绍的不同并发库。在本章中，读者将学习如何在解决实际问题时选择正确的并发抽象模型，以及如何在设计大型并发应用时结合使用多个并发抽象模型。

● 第10章：反应器编程模型。本章介绍反应器编程模型，重点介绍如何更好地在并发和分布式程序中实现模拟化组合。这种新的模型将并发和分布式编程模式分解为模块化组件，称为协议。

推荐读者依次阅读本书这些章节的内容，也可以不必完全如此。如果读者已经对第2章的内容很熟悉，可以直接跳过这一章。唯有第9章依赖于前面的内容，因为这一章是对前面章节的内容的总结。第10章则用于帮助读者理解角色和事件流的工作方式。

阅读本书所需的条件

下面主要介绍阅读和理解本书所需的必要条件，包括JDK（这是运行Scala所必需的）的安装和如何使用简单构建工具（Simple Build Tool,SBT）运行示例程序。

本书中并不要求使用集成开发环境（Integrated Development Environment,IDE），使用什么工具编写代码完全由读者自行决定。原则上，任何文本编辑器都是可以的，包括但不限于Vim、Emacs、Sublime Text、Eclipse、IntelliJ IDEA和Notepad++等。

安装JDK

Scala程序并不会被直接编译成本地机器码，所以无法在硬件平台上作为可执行程序来运行。Scala 编译器会生成一种称为 Java 字节码的中间代码，这种中间代码需要运行在Java虚拟机（Java Virtual Machine,JVM）软件上。下面将介绍如何下载和安装JDK, JDK中就包含了JVM和其他一些有用的工具。

JDK的软件实现有很多，它们来自不同的软件厂商，本书建议使用Oracle JDK。下载和安装JDK的步骤如下。

1.进入官网下载。

2.如果官网打不开，则可以在搜索引擎中搜索关键字“JDK下载”。

3.找到Java SE的下载链接，在官网上选择正确的版本并下载，比如操作系统可以是Windows、Linux或macOS，系统架构可以是32位也可以是64位。

4.如果使用Windows，则直接运行安装包。如果使用macOS，则打开.dmg文件并安装JDK。如果使用Linux，先将压缩包解压到某个目录，比如XYZ，然后将其加到环境变量PATH中。

export PATH=XYZ/bin:$PATH

5.现在，读者应该可以在终端中运行java和javac命令了。在终端中试一试javac命令，看看系统能不能找得到JDK（本书中不会直接使用这个命令，这里只是用它来验证JDK是否已经装好）。读者的操作系统中有可能已经安装过JDK了，验证方式同样是使用javac命令。

安装和使用SBT

SBT是Scala工程所用的命令行构建工具。它的用途包括编译Scala代码、管理依赖项、持续性编译和测试、部署等。纵观全书，示例代码都是用SBT来管理依赖项和运行的。

安装SBT的步骤如下。

1.进入Scala官网。

2.下载读者所用操作系统对应的安装文件。如果使用Windows，这是个.msi安装包；如果使用Linux或macOS，这是一个.zip或.tgz压缩包。

3.安装SBT。在Windows下可直接运行安装包；在Linux或macOS下，将压缩包解压到用户主目录下即可。

安装好SBT之后，按照下面的步骤可生成一个新的SBT工程。

1.打开Windows下的命令提示符窗口，或Linux/macOS下的终端窗口。

2.创建一个名称为scala-concurrency-examples的目录（在Linux中）。

    $ mkdir scala-concurrency-examples

3.进入scala-concurrency-examples目录。

    $ cd scala-concurrency-examples

4.创建本示例中的唯一的源码目录。

    $ mkdir src/main/scala/org/learningconcurrency/

5.用选定的文本编辑器创建一个构建定义文件build.sbt。此文件定义了工程属性。在工程根目录（scala-concurrency-examples）中创建这个文件，并加入如下定义（注意，空行是必要的）。

    name := "concurrency-examples"
    version := "1.0"
    scalaVersion := "2.11.1"

6.最后，回到终端，从工程根目录运行SBT。

    $ sbt

7.SBT会打开一个交互式命令行界面，可以输入一些SBT构建命令。

现在，读者可以开始编写Scala程序了。打开编辑器，在目录src/main/scala/org/learningconcurrency中创建一个源码文件HelloWorld.scala。并在HelloWorld. scala中加入如下内容。

    package org.learningconcurrency
    object HelloWorld extends App {
      println("Hello, world!")
    }

回到终端窗口的SBT交互式命令行界面，运行如下命令。

    > run

会得到如下输出。

    Hello, world!

上述步骤对于本书中大部分示例来说已经够用。不过，偶尔还会用到外部依赖库，SBT会从标准软件仓库中自动解析和下载这些库。有时候，还需要指定其他的软件仓库，所以可以在build.sbt中加入如下内容。

    resolvers ++= Seq(
      "Sonatype OSS Snapshots" at
        "https://oss.sonatype.org/content/repositories/snapshots",
      "Sonatype OSS Releases" at
        "https://oss.sonatype.org/content/repositories/releases",
      "Typesafe Repository" at
        "http://repo.typesafe.com/typesafe/maven-releases/"
    )

这样，所有必需的软件仓库都已经就绪，然后就可以添加具体的库了。在 build.sbt文件中加入下列内容，它表示添加Apache Commons IO库。

    libraryDependencies += "commons-io" % "commons-io" % "2.4"

修改完build.sbt之后，有必要重新加载正在运行的SBT实例。在SBT交互式命令行中，执行如下命令。

    > reload

这样，SBT就能检测到构建定义文件中的任何改动，并加载必要的外部依赖库。

不同的 Scala 库保存在不同的命名空间中，称为包。为获得某个包的内容，需要使用import语句。本书中的示例在第一次使用某个并发库时，会给出其import语句，但后续再次出现该并发库时，就不会重复同样的语句了。

类似地，为了更简练，本书也会在代码示例中避免出现重复的包声明。只需要让每一章使用同一个包命名规则即可。比如，第2章所有代码都放在名为org. learningconcurrency. ch2的包中。这一章中的代码示例都以如下代码开头。

    package org.learningconcurrency
    package ch2

本书是关于并发计算和异步编程的书。许多示例启动的是并发计算，它们会在主程序停止之后仍然继续执行。为确保这些并发计算总能结束，本书中的示例都是在 SBT 本身的JVM实例上运行的。所以，需要在build.sbt文件中加入下面一行内容。

    fork := false

如果某个示例需要用到另一个JVM进程，书中会给出明确的提示。

使用Eclipse、IntelliJ IDEA或其他IDE

使用诸如Eclipse或IntelliJ IDEA的IDE的一个好处是用户可以一气呵成地编写、编译和运行Scala代码。这时就不再需要安装SBT了。虽然本书建议读者使用SBT运行示例代码，但使用IDE也是没问题的。不过，使用IDE运行本书的示例代码会有一个问题，即Eclipse和IntelliJ IDEA等IDE会在单独的JVM进程中运行程序。前面提过，某些并发计算会在主程序结束之后仍然继续运行，为了确保它们总能正常结束，用户有时需要在主程序后面添加 sleep 语句，以延缓主程序的退出。本书的大部分示例代码会加上sleep语句，但有时候读者需要自行加上。

本书的目标读者

本书主要面向学过串行 Scala 程序且希望了解如何编写并发程序的开发者。本书假设读者对 Scala 程序语言有基本的了解。本书的目的是展示如何编写并发程序，因此会坚持只使用Scala中的简单功能。即使只对Scala有初步了解，读者也应该能容易地理解书中的各种并发编程主题。

但这并不是说本书只面向Scala开发者。不管是Java、.NET，还是其他的程序语言的爱好者，都能够通过阅读本书有所收获。从这一方面看，读者具备基本的面向对象编程或函数式编程经验应该就足够了。

广义来讲，本书其实是一本介绍现代并发编程的图书。即使只是略懂多线程计算或JVM并发模型，读者也能从本书中学到很多关于现代高层次并发编程工具的知识。书中提到的很多并发库也只是刚开始进入主流编程语言行列，有些还算得上是前沿技术。

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