04.Java多线程并发库API使用3
1.java5的Semaphere同步工具
Semaphore可以维护当前访问自身的线程个数，并提供了同步机制。使用Semaphore可以控制同时访问资源的线程个数，例如，实现一个文件允许的并发访问数。
Semaphore实现的功能就类似银行有6个窗口，12个人有业务要操作，那么同时只能有6个人占用窗口，当有的人业务操作完毕之后，让开位置，其它等待的人群中，有一人可以占用当前窗口，操作自己的业务。
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。
package com.chunjiangchao.thread; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; import java.util.concurrent.Semaphore; /** * 同步信号量的使用 * @author chunjaingchao * 随时可以调整Semaphore中可并发的数量 */ public class SemaphoreDemo { public static void main(String[] args) { ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool(); final Semaphore semaphore = new Semaphore(1);//允许的并发数 for(int i=0;i<10;i++){ threadPool.execute(new Runnable(){ @Override public void run() { try { semaphore.acquire(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在执行，当前已经有"+(1-semaphore.availablePermits())+"个并发"); try { Thread.sleep(3000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } semaphore.release(); } }); } } }
2.CyclicBarrier同步工具
表示大家彼此等待，大家集合好后才开始出发，分散活动后又在指定地点集合碰面，这就好比整个公司的人员利用周末时间集体郊游一样，先各自从家出发到公司集合后，再同时出发到公园游玩，在指定地点集合后再同时开始就餐，…。
一个同步辅助类，它允许一组线程互相等待，直到到达某个公共屏障点 (common barrier point)。在涉及一组固定大小的线程的程序中，这些线程必须不时地互相等待，此时 CyclicBarrier 很有用。因为该 barrier 在释放等待线程后可以重用，所以称它为循环 的 barrier。
package com.chunjiangchao.thread; import java.util.concurrent.CyclicBarrier; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; /** * CyclicBarrier的使用 * @author chunjiangchao * */ public class CyclicBarrierDemo { public static void main(String[] args) { final int threadNum = 5; ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool(); final CyclicBarrier cb = new CyclicBarrier(threadNum); for(int i=0;i<threadNum;i++){ threadPool.execute(new Runnable(){ @Override public void run() { try { Thread.sleep((long) (Math.random() * 10000)); System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + "运行到Barrier1，已有"+ (cb.getNumberWaiting() + 1)+ "个已经到达，" + (cb.getNumberWaiting() == threadNum-1 ? "都到齐了，继续走啊" : "正在等候")); cb.await();//障碍点1：当前线程在await这个障碍地点停顿，等着其它线程运行到这 Thread.sleep((long) (Math.random() * 10000)); System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + "运行到Barrier2，已有"+ (cb.getNumberWaiting() + 1)+ "个已经到达，" + (cb.getNumberWaiting() == threadNum-1 ? "都到齐了，继续走啊" : "正在等候")); cb.await();//障碍点2： Thread.sleep((long) (Math.random() * 10000)); System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + "运行到Barrier3，已有"+ (cb.getNumberWaiting() + 1)+ "个已经到达，" + (cb.getNumberWaiting() == threadNum-1 ? "都到齐了，继续走啊" : "正在等候")); cb.await();//障碍点3： } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } }); } //正在执行的任务接着执行，后续不允许添加任务 threadPool.shutdown(); } }
3.java5的CountDownLatch同步工具
一个同步辅助类，在完成一组正在其他线程中执行的操作之前，它允许一个或多个线程一直等待。
犹如倒计时计数器，调用CountDownLatch对象的countDown方法就将计数器减1，当计数到达0时，则所有等待者或单个等待者开始执行。
可以实现一个人（也可以是多个人）等待其他所有人都来通知他，这犹如一个计划需要多个领导都签字后才能继续向下实施。还可以实现一个人通知多个人的效果，类似裁判一声口令，运动员同时开始奔跑。用这个功能做百米赛跑的游戏程序不错哦！
package com.chunjiangchao.thread; import java.util.Random; import java.util.concurrent.CountDownLatch; /** * 创建这个CountDownLatch对象的时候，会传入计数器个数，当前线程调用await方法进行等待其它线程的操作， * 当其他线程操作计数器的值直到0的时候，才会继续执行后续操作 * @author chuangjiangchao * */ public class CountDownLatchDemo { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(3); for(int i=0;i<3;i++){ new WorkThread(countDownLatch).start(); } System.out.println("老大在这儿等着"); countDownLatch.await(); System.out.println("你们都跑完了，该我走人了"); } private static class WorkThread extends Thread{ private CountDownLatch countDownLatch; public WorkThread(CountDownLatch countDownLatch){ this.countDownLatch = countDownLatch; } @Override public void run() { System.out.println("执行耗时的操作"); try { Thread.sleep(100*new Random().nextInt(100)); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } countDownLatch.countDown(); System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"跑完任务，计数器值改变"); } } }
4.java5的Exchanger同步工具
用于实现两个线程之间的数据交换，每个线程在完成一定的事务后想与对方交换数据，第一个先拿出数据的线程将一直等待第二个线程拿着数据到来时，才能彼此交换数据。
（谁先到达，谁就等待另外一个线程到达，然后开始交换数据。最后执行各自的动作。）
package com.chunjiangchao.thread; import java.util.Date; import java.util.Random; import java.util.concurrent.Exchanger; /** * 两个线程之间的数据交换 * @author chunjiangchao * */ public class ExchangerDemo { public static void main(String[] args) { Exchanger<String> exchanger = new Exchanger<String>();//通过这玩意儿来交换数据 // ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool(); // threadPool.execute(command); new ThreadA(exchanger).start(); new ThreadB(exchanger).start(); } private static class ThreadA extends Thread{ private Exchanger<String> exchanger; public ThreadA(Exchanger<String> exchanger){ this.exchanger = exchanger; } @Override public void run() { try { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"执行之前"+new Date().toLocaleString()); Thread.sleep(new Random().nextInt(100)*100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } try { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"开始交换数据"+new Date().toLocaleString()); String exchange = exchanger.exchange("A的数据");//给我等着，直到需要交换数据的线程B到来 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"交换后得到的数据:"+exchange); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } private static class ThreadB extends Thread{ private Exchanger<String> exchanger; public ThreadB(Exchanger<String> exchanger){ this.exchanger = exchanger; } @Override public void run() { try { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"执行之前"+new Date().toLocaleString()); Thread.sleep(new Random().nextInt(100)*100); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } try { System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"开始交换数据"+new Date().toLocaleString()); String exchange = exchanger.exchange("B的数据"); System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"交换后得到的数据:"+exchange); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } }
5.java5阻塞队列的应用（ArrayBlockingQueue）
阻塞队列与Semaphore有些相似，但也不同，阻塞队列是一方存放数据，另一方释放数据，Semaphore通常则是由同一方设置和释放信号量（主要控制访问资源的线程数）。
ArrayBlockingQueue ：只有put方法和take方法才具有阻塞功能。
package com.chunjiangchao.thread; import java.util.Random; import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue; /** * 两个生产者，一个消费者 * @author chunjiangchao * */ public class ArrayBlockingQueueDemo { public static void main(String[] args) { final ArrayBlockingQueue<Integer> queue = new ArrayBlockingQueue<Integer>(3); for(int i=0;i<2;i++){ new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { while(true){ try { Thread.sleep(3000); int nextInt = new Random().nextInt(100); System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"添加数据为："+nextInt); queue.put(nextInt);//当前操作与take操作是阻塞的 System.out.println("当前数据个数"+queue.size()); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } }).start(); } new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { while(true){ try { Thread.sleep(1000); System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"获取数据"); Integer take = queue.take();//取数据，如果queue里面没有数据，就会一直等，等queue里面存放数据了，才会执行后续的代码 System.out.println("获取到的数据为"+take+" ,当前数据个数"+queue.size()); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } }).start(); } }
问题：用两个具有1个空间的队列来实现同步通知的功能
package com.chunjiangchao.thread; import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue; /** * 使用BlockingQueue实现同步通知的功能 * @author zzb * */ public class BlockingQueueCommunicationDemo { public static void main(String[] args) { final Business business = new Business(); Thread threadMain = new Thread(new Runnable(){ @Override public void run() { while(true){ try { business.main(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } }); threadMain.setName("threadMain"); threadMain.start(); Thread threadSub = new Thread(new Runnable(){ @Override public void run() { while(true){ try { business.sub(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } }); threadSub.setName("threadSub"); threadSub.start(); /* * 你一下我一下，你一下，我一下 threadMain执行耗时操作 threadSub执行耗时操作 threadMain执行耗时操作 threadSub执行耗时操作 threadMain执行耗时操作 threadSub执行耗时操作 */ } private static class Business{ private static ArrayBlockingQueue<Integer> mainQueue = new ArrayBlockingQueue<>(1); private static ArrayBlockingQueue<Integer> subQueue = new ArrayBlockingQueue<>(1); static{ try { mainQueue.put(1); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } public void sub() throws InterruptedException{ subQueue.take();//sub在subQueue取出数据，取不到数据，就等着 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"执行耗时操作"); Thread.sleep(3000); mainQueue.put(1);//存放数据到subQueue,方便 } public void main() throws InterruptedException{ mainQueue.take();//main在mainQueue取出数据，取不到数据，就等着 System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"执行耗时操作"); Thread.sleep(3000); subQueue.put(1);//存放数据到subQueue,方便 } } }
未完待续……
