这篇文章主要是关于 java.util.concurrent(JUC) 类包下的常用类
JUC是JDK5才引入的并发类库. JUC中为了满足在并发编程中不同的需求，提供了几个工具类供我们使用，分别是 CountDownLatch，CyclicBarrier，Semaphore和 Exchanger 下面分别进行简单的介绍.
1. CountDownLatch-闭锁
CountDownLatch类位于java.util.concurrent包下，利⽤用它可以实现类似计数器的功能.
CountDownLatch 的主要作用是利用计数来保证线程的执行顺序，有点像倒计时，当计数为0时某个线程才能开始执行
CountDownLatch类只提供了⼀一个构造器：
public CountDownLatch(int count) { }; //参数count为计数值
CountDownLatch中的常用方法，包括：
CountDownLatch(int count)： 构造方法，需要传入计数的初始值void await()：等待线程调⽤用await()方法的线程会被一直被阻塞，它会等待直到count计数器的值为0才继续执行boolean await(long timeout, TimeUnit unit)： 同上，但是加入了超时参数，如果超时了计数还不为0，也会照样执行，避免了一直阻塞void countDown()： 计数减一-
- 闭锁 : 每个
CountDowmLatch对象的计数器在值减为0时不可恢复原值
使用场景
比如有一个任务A，它要等待其他3个任务执行完毕之后才能执行，此时就可以利用CountDownLatch来实现这种功能.
模拟三个运动员跑步的场景
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
* @Author: Mr.Q
* @Date: 2019-08-12 13:56
* @Description:CountDownLatch阻塞线程,等到子线程减到相应count主线程才继续执行
*/
class CountDownTest implements Runnable {
private CountDownLatch countDownLatch;
public CountDownTest(CountDownLatch countDownLatch) {
this.countDownLatch = countDownLatch;
}
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() +"已经到达终点");
countDownLatch.countDown();
}
}
public class CountDownLatchTest {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
// 主线程等待三个子线程减为 0再恢复执行
//参数count为计数值
CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(3);
System.out.println("Game start...");
new Thread(new CountDownTest(countDownLatch),"Runner A").start();
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
new Thread(new CountDownTest(countDownLatch),"Runner B").start();
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
new Thread(new CountDownTest(countDownLatch),"Runner C").start();
// 主线程阻塞,等待 Runner A,B,C都到达终点后再执行
countDownLatch.await();
System.out.println("All Runners have reached destination.\nGame end!");
}
}
运行结果：
如果在输出 All Runners have reached destination.\nGame end!之前不调用 await()
则运行结果会出现：
此时主线程和A，B，C 三个线程并行，没有调用await()的主线程将不再阻塞.
2. CyclicBarrier-循环栅栏
循环栅栏 ：
- 循环：每个CyclicBarrier的对象可以重复使用
- 栅栏 ： 每个子线程都阻塞，让一组线程同时到达某个时间节点
使用场景
例如三个子线程 A,B,C 在分别写入数据，其中 A线程写完数据后会阻塞，等待 B,C线程也写完数据后，才恢复执行；此时主线程才能读数据
CyclicBarrier提供2个构造器器：
public CyclicBarrier(int parties) {}
所有子线程调用await()后，将计数器值减1并进入阻塞状态；
直到计数器值减为0时，所有调用await()阻塞的子线程再同时恢复执行
public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) {}
所有调用await()阻塞的子线程在计数器值减为0后，随机挑选一个线程执行 barrierAction 任务后，所有子线程恢复执行
CyclicBarrier中常用的方法：
int await() : 挂起当前线程，直到所有线程组中的线程都完成后继续执行，返回当前线程到达次序
int await(long timeout, TimeUnit unit) ： 加了一个超时参数
我们来拿做饭举个例子，众所周知，在脱单这一环节，会做饭的蓝人，在广大只会敲代码的搬砖工面前是有绝对优势的，有空了我一定要习得一手好厨艺…
以做饺子为例，A,B,C三道工序
import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
* @Author: Mr.Q
* @Date: 2019-08-12 15:02
* @Description:所有调用await()阻塞的子线程在计数器值减为 0后
* 随机挑选一个线程执行 barrierAction任务后,所有子线程恢复执行
*/
class CyclicActionTest implements Runnable {
private CyclicBarrier cyclicBarrier;
public CyclicActionTest(CyclicBarrier cyclicBarrier) {
this.cyclicBarrier = cyclicBarrier;
}
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "做饺子中...");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
// 所有子线程再次都阻塞
cyclicBarrier.await();
System.out.println("所有操作都已完成！\t开吃...");
} catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
public class CyclicBarrierActionTest {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
// 传入线程组的数量和当线程达到时间节点后要做的操作
CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(3, new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("\n哪个环节最重要？: "+Thread.currentThread().getName()+"\n");
}
});
new Thread(new CyclicTest(cyclicBarrier),"A 和面中,勿扰 ").start();
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
new Thread(new CyclicTest(cyclicBarrier),"B 剁饺子馅,包饺子").start();
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
new Thread(new CyclicTest(cyclicBarrier),"C 下锅煮饺子").start();
}
}
待 A，B，C分别完成任务后，饺子才可以吃.
执行内容好像忘记改了，但是步骤是一样的
执行过程分析：
- A和完面之后便阻塞
- 此后B剁饺子馅,包饺子，完成之后也阻塞
- A，B此时在阻塞中，C下锅煮饺子
- 调用
await()阻塞的子线程在计数器值减为0后(即A，B，C执行完之后，随机挑选一个线程执行 barrierAction任务(new Runnable(),哪个环节最重要?) - 然后所有子线程恢复执行
3. Semaphore-信号量
Semaphore用于控制信号量的个数，构造时传入个数. 总数就是控制并发的数量.
控制并发的数量假如是5，程序执行前用acquire()方法获得信号，则可用信号变为4，程序执行完通过release()方法归还信号量，可用信号又变为5.
如果可用信号为0，acquire就会造成阻塞，等待release释放信号. acquire()和release()可以不在同一个线程使用.
Semaphore实现的功能就类似厕所有5个坑位，假如有10个人要上厕所，那么同时只能有5个人能够占用，当5个人中 的任何一个人让开后，其中等待的另外5个人中又有一个人可以占用了.
另外等待的5个人中可以是随机获得优先机会，也可以是按照先来后到的顺序获得机会，这取决于构造Semaphore对象时传入的参数选项. 单个信号量的Semaphore对象可以实现互斥锁的功能，并且可以是由一个线程获得了“锁”，再由另一个线程释放“锁”，这可应用于死锁恢复的一些场合.
Semaphore类提供了2个构造器：
- 参数permits表示许可数目，即同时可以允许多少线程进行访问
- 多了⼀个参数fair表示是否是公平的，即等待时间越久的越先获取许可
Semaphore类中常用的方法
acquire(): 用来获取一个许可，若无许可能够获得，则会一直等待，直到获得许可- 获取一个许可
获取permits个许可
release(): 用来释放许可；(在释放许可之前，必须先获得许可)- 释放一个许可
释放permits个许可
8说了，网吧开黑走起！！！
import java.util.concurrent.Semaphore;
/**
* @Author: Mr.Q
* @Date: 2019-08-12 16:25
* @Description:Semaphore
*/
// 网吧开黑
class SemaphoreDemo implements Runnable {
private Semaphore semaphore;
private int num;
public SemaphoreDemo(Semaphore semaphore, int num) {
this.semaphore = semaphore;
this.num = num;
}
@Override
public void run() {
//尝试申请设备
try {
semaphore.acquire();
System.out.println("玩家"+ this.num +"使用一台电脑打游戏...");
Thread.sleep(2000);
System.out.println("玩家"+ this.num +"释放一台设备！");
semaphore.release();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
public class SemaphoreTest {
public static void main(String[] args) {
//信号量为5
Semaphore semaphore = new Semaphore(5); //5台设备
for(int i = 0; i < 8; i++) { //8名玩家
new Thread(new SemaphoreDemo(semaphore,(i+1))).start();
}
}
}
可以看到这一组线程是同步的去执行的
4. Exchanger-线程数据交换器
使用场景
用于两个线程的数据交换(不能用于多个)
调用exchange()方法会阻塞当前线程，必须等到另外一个线程时才可进行数据交换
期待在最美的年华，遇到最美的你…
import java.util.concurrent.Exchanger;
/**
* @Author: Mr.Q
* @Date: 2019-08-12 16:08
* @Description:
*/
public class ExchangerTest {
public static void main(String[] args) {
Exchanger<String> exchanger = new Exchanger<>();
Thread boyThread = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
String boy = exchanger.exchange("我明白你会来，所以我等！\n");
System.out.println("The boy said : To the most beautiful you ↓ \n" + boy);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
boyThread.start();
Thread girlThread = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
String girl = exchanger.exchange("一个人心头上的微风，吹到另外一个人生活里去时，是偶然还是必然？\n" +
"人生的理想，是情感的节制恰到好处，还是情感的放肆无边无涯？\n" +
"生命的取与，是昨天的好，当前的好，还是明天的好？");
System.out.println("\nThe girl said : To the world who knows me the most ↓ \n" + girl);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
girlThread.start();
}
}
boy 和 girl 说的话交换…
文章部分内容参考自：
-
boy 和 girl said 来自 沈从文
