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并发工具类

一、CountDownLatch

  CountDownLatch类位于java.util.concurrent包下,利用它可以实现类似计数器的功能。

  CountDownLatch是一个同步计数器,初始化的时候传入需要计数的线程等待数,可以是需要等待执行完成的线程数,或者大于;

  作用:用来协调多个线程之间的同步,或者说起到线程之间的通信(而不是用作互斥的作用)。是一组线程等待其他的线程完成工作以后在执行,相当于加强版join;

  await():阻塞当前线程,等待其他线程执行完成,直达计数器计数值减到0;

  countDown():负责计算器的减一;

  比如有一个任务A,它要等待其他4个任务执行完毕之后才能执行,此时就可以利用CountDownLatch来实现这种功能了。

package com.zn.CountDownLatch;

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

public class CountDownLatchTest {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        System.out.println("等待子线程执行完毕...");
        final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(2);
        new Thread(new Runnable() {

            @Override
            public void run() {
                System.out.println("子线程," + Thread.currentThread().getName() + "开始执行...");
                countDownLatch.countDown();// 每次减去1
                System.out.println("子线程," + Thread.currentThread().getName() + "结束执行...");
            }
        }).start();
        new Thread(new Runnable() {

            @Override
            public void run() {
                System.out.println("子线程," + Thread.currentThread().getName() + "开始执行...");
                countDownLatch.countDown();
                System.out.println("子线程," + Thread.currentThread().getName() + "结束执行...");
            }
        }).start();

        countDownLatch.await();// 调用当前方法主线程阻塞  countDown结果为0, 阻塞变为运行状态
        System.out.println("两个子线程执行完毕....");
        System.out.println("继续主线程执行..");
    }
}

控制台效果:

  

二、CyclicBarrier

  CyclicBarrier初始化时规定一个数目,然后计算调用了CyclicBarrier.await()进入等待的线程数。当线程数达到了这个数目时,所有进入等待状态的线程被唤醒并继续。 

   CyclicBarrier就象它名字的意思一样,可看成是个障碍, 是多线程中一个重要的类,主要用于线程内部之间的线程的相互等待问题,初始化的时候传入需要等待的线程数;

  作用:让一组线程达到某一个屏障被阻塞,一直到组内最后一个线程达到屏障时,屏障开放,所有被阻塞的线程才会继续运行;

  CyclicBarrier(int parties):初始化定义需要等待的线程数parties;

  CyclicBarrier(int parties,Runnable barrierAction):当屏障开放的时候,线程barrierAction的任务会执行;

  CyclicBarrier初始时还可带一个Runnable的参数, 此Runnable任务在CyclicBarrier的数目达到后,所有其它线程被唤醒前被执行。

package com.zn.containerTest;

import java.util.concurrent.CyclicBarrier;

public class CyclicBarrierTest extends Thread{

    private CyclicBarrier cyclicBarrier;

    public CyclicBarrierTest(CyclicBarrier cyclicBarrier){
        this.cyclicBarrier=cyclicBarrier;
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + ",正在写入数据");
        try {
            Thread.sleep(3000);
        } catch (Exception e) {
            // TODO: handle exception
        }
        System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + ",写入数据成功.....");

        try {
            cyclicBarrier.await();
        } catch (Exception e) {
        }
        System.out.println("所有线程执行完毕..........");
    }

}

class Test1 {

    public static void main(String[] args) {
        CyclicBarrier cyclicBarrier=new CyclicBarrier(5);
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            CyclicBarrierTest cyclicBarrierTest = new CyclicBarrierTest(cyclicBarrier);
            cyclicBarrierTest.start();
        }
    }
}

控制台效果:

  

CountDownLatch和CyclicBarrier的区别:

  1.CountDownLatch放行由第三者控制,CyclicBarrier放行由一组线程本身控制;

  2.CountDownLatch放行条件>=线程数,CyclicBarrier放行条件=线程数;

  3.CountDownLatch会阻塞主线程,CyclicBarrier不会阻塞主线程,只会阻塞子线程;

  4.CountDownLatch的计数器只能使用一次,而CyclicBarrier的计数器可以使用reset()方法重置,所以CyclicBarrier能处理更为复杂的业务场景,比如如果计算发生错误,可以重置计数器,并让我们重新执行一次;

三、Semaphore

  Semaphore是一种基于计数的信号量。它可以设定一个阈值,基于此,多个线程竞争获取许可信号,做自己的申请后归还,超过阈值后,线程申请许可信号将会被阻塞。

  Semaphore可以用来构建一些对象池,资源池之类的,比如数据库连接池,我们也可以创建计数为1的Semaphore,将其作为一种类似互斥锁的机制,这也叫二元信号量,表示两种互斥状态。

  它的用法如下:

    availablePermits函数用来获取当前可用的资源数量

    wc.acquire(); //申请资源

      wc.release();// 释放资源

  作用:Semaphore管理一系列许可证。每个acquire方法阻塞,直到有一个许可证可以获得然后拿走一个许可证;每个release方法增加一个许可证,这可能会释放一个阻塞的acquire方法。然而,其实并没有实际的许可证这个对象,Semaphore只是维持一个可获得许可证的数量,主要控制同时访问某个特定资源的线程数量,多用在流量控制;

  注意:其他Semaphore的底层显示就是基于AQS的共享锁实现的

  如果一个线程要访问共享资源,必须先获得信号量,如果信号量的计数器值大于1,意味着有共享资源可以访问,则使其计数器值减去1,在访问共享资源。如果计数器值为0,线程进入休眠。当某个线程使用完共享资源后,释放信号量,并将信号量内部的计数器加1,之间进入休眠的线程将被唤醒并再次试图获取信号量;

package com.zn.containerTest;

import java.util.concurrent.Semaphore;

public class SemaphoreTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个计数阈值为5的信号量对象
        // 只能5个线程同时访问
        Semaphore semp = new Semaphore(5);

        try {
            // 申请许可
            semp.acquire();
            try {
                // 业务逻辑
            } catch (Exception e) {

            } finally {
                // 释放许可
                semp.release();
            }
        } catch (InterruptedException e) {

        }
    }
}

代码测试:

  Parent类:

package com.zn.containerTest;

import java.util.Random;
import java.util.concurrent.Semaphore;

public class Parent implements Runnable {

    private String name;
    private Semaphore wc;

    public Parent(String name,Semaphore wc){
        this.name=name;
        this.wc=wc;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            // 剩下的资源(剩下的茅坑)
            int availablePermits = wc.availablePermits();
            if (availablePermits > 0) {
                System.out.println(name+"天助我也,终于有茅坑了...");
            } else {
                System.out.println(name+"怎么没有茅坑了...");
            }
            //申请茅坑 如果资源达到3次,就等待
            wc.acquire();
            System.out.println(name+"终于轮我上厕所了..爽啊");
            Thread.sleep(new Random().nextInt(1000)); // 模拟上厕所时间。
            System.out.println(name+"厕所上完了...");
            wc.release();

        } catch (Exception e) {

        }
    }
}

  TestSemaphore1类:

package com.zn.containerTest;

import java.util.concurrent.Semaphore;

public class TestSemaphore1 {
    public static void main(String[] args) {
        // 一个厕所只有3个坑位,但是有10个人来上厕所,那怎么办?假设10的人的编号分别为1-10,并且1号先到厕所,10号最后到厕所。
      那么1-3号来的时候必然有可用坑位,顺利如厕,4号来的时候需要看看前面3人是否有人出来了,如果有人出来,进去,否则等待。同样的道理,
      4-10号也需要等待正在上厕所的人出来后才能进去,并且谁先进去这得看等待的人是否有素质,是否能遵守先来先上的规则。
Semaphore semaphore = new Semaphore(3); for (int i = 1; i <=10; i++) { Parent parent = new Parent("第"+i+"个人,",semaphore); new Thread(parent).start(); } } }

控制台效果:

   

四、Exchanger

  Exchanger类似于一个交换器,可以对元素进行配对和交换的线程的同步点,用于两个线程间的数据交换,线程数量必须为偶数

  具体来说,Exchanger类允许在两个线程之间定义同步点。当两个线程都到达同步点时,它们交换数据结构,因此第一个线程的数据结构进行第二个线程中,第二个线程的数据结构进入到第一个线程中;

  就像两个线程各个交换自己的数据;

package com.zn.ConcurrentUtility;

import java.util.concurrent.Exchanger;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.TimeoutException;

public class ExchangerTest {
    private static String str1="资源1";
    private static String str2="资源2";
    //构建资源交换对象
    private static Exchanger<String> stringExchanger=new Exchanger<>();
    public static void main(String[] args) {
        //第一个线程
        new Thread(()->{
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"初始占用资源:"+str1);
            //资源交换,将资源交给其他线程和获取到其他线程交换过来的资源
            try {
                String newStr = stringExchanger.exchange(str1);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"交换资源:"+newStr);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }).start();

        //第二个线程
        new Thread(()->{
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"初始占用资源:"+str2);
            //资源交换,将资源交给其他线程和获取到其他线程交换过来的资源
            try {
                String newStr = stringExchanger.exchange(str2);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"交换资源:"+newStr);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }).start();
    }
}

控制台效果:

   

 

 

  

 

posted on 2020-03-19 15:49  关耳er  阅读(186)  评论(0编辑  收藏  举报