Java之JUC系列：外部Tools
前面写了两篇JDBC源码的文章，自己都觉得有点枯燥，先插一段JUC系列的文章来换换胃口，前面有文章大概介绍过JUC包含的东西，JUC体系包含的内容也是非常的多，不是一两句可以说清楚的，我这首先列出将会列举的JUC相关的内容，然后介绍本文的版本：Tools部分
J.U.C体系的主要大板块包含内容，如下图所示：
注意这个里面每个部分都包含很多的类和处理器，而且是相互包含，相互引用的，相互实现的。
说到J UC其实就是说java的多线程等和锁，前面说过一些状态转换，中断等，我们今天来用它的tools来实现一些有些小意思的东西，讲到其他内容的时候，再来想想这写tools是怎么实现的。
tools是本文说要讲到的重点，而tools主要包含哪些东西呢：
Tools也包含了5个部分的知识：Executors、Semaphor、Exchanger、CyclicBarrier、CountDownLatch，其实也就是五个工具类，这5个工具类有神马用途呢，就是我们接下来要将的内容了。
Executors：
其实它主要用来创建线程池，代理了线程池的创建，使得你的创建入口参数变得简单，通过方法名便知道了你要创建的线程池是什么样一个线程池，功能大概是什么样的，其实线程池内部都是统一的方法来实现，通过构造方法重载，使得实现不同的功能，但是往往这种方式很多时候不知道具体入口参数的改变有什么意思，除非读了源码才知道，此时builder模式的方式来完成，builder什么样的东西它告诉你就可以。
常见的方法有(都是静态方法)：
1、创建一个指定大小的线程池，如果超过大小，放入blocken队列中，默认是LinkedBlockingQueue，默认的ThreadFactory为：Executors.defaultThreadFactory()，是一个Executors的一个内部类。
Executors.newFixedThreadPool(int)
内部实现是：
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public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) { return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>());} |
2、创建一个指定大小的线程池，如果超过大小，放入blocken队列中,默认是LinkedBlockingQueue，自己指定ThreadFactory，自己写的ThreadFactory，必须implements ThreadFactory，实现方法：newThread(Runnable)。
Executors.newFixedThreadPool(int,ThreadFactory)
内部实现是：
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public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads, ThreadFactory threadFactory) { return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>(), threadFactory);} |
3、创建线程池长度为1的，也就是只有一个长度的线程池，多余的必须等待，它和调用Executors.newFixedThreadPool(1)得到的结果一样：
Executors.newSingleThreadExecutor()
内部实现是：
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public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() { return new FinalizableDelegatedExecutorService (new ThreadPoolExecutor(1, 1, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));} |
是不是蛮简单的，就是在变参数，你自己也可以new的。
4、和方法3类似，可以自定义ThreadFactory，这里就不多说了！
5、创建可以进行缓存的线程池，默认缓存60s，数据会放在一个SynchronousQueue上，而不会进入blocken队列中，也就是只要有线程进来就直接进入调度，这个不推荐使用，因为容易出问题，除非用来模拟一些并发的测试：
Executors.newCachedThreadPool();
内部实现为：
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public static ExecutorService newCachedThreadPool() { return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE, 60L, TimeUnit.SECONDS, new SynchronousQueue<Runnable>());} |
6、和方法5类似，增加自定义ThreadFactory
7、添加一个Schedule的调度器的线程池，默认只有一个调度：
Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();
内部实现为(这里可以看到不是用ThreadPoolExector了，schedule换了一个类，内部实现通过ScheduledThreadPoolExecutor类里面的内部类ScheduledFutureTask来实现的，这个内部类是private，默认是引用不到的哦)：
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public static ScheduledExecutorService newSingleThreadScheduledExecutor() { return new DelegatedScheduledExecutorService (new ScheduledThreadPoolExecutor(1));} |
8、和7一样，增加自己定义的ThreadFactory
9、添加一个schedule的线程池调度器，和newFixedThreadPool有点类似：
Executors.newScheduledThreadPool();
内部代码为：
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public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) { return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);} |
其实内部Exectors里面还有一些其他的方法，我们就不多说明了，另外通过这里，大家先可以了解一个大概，知道Exectors其实是一个工具类，提供一系列的静态方法，来完成对对应线程池的形象化创建，所以不用觉得很神奇，神奇的是内部是如何实现的，本文我们不阐述文章中各种线程池的实现，只是大概上有个认识，等到我们专门将Exector系列的时候，我们会详细描述这些细节。
OK，我们继续下一个话题：
Semaphor，这个鸟东西是敢毛吃的呢？
答：通过名字就看出来了，是信号量。
信号量可以干什么呢？
答：根据一些阀值做访问控制。
OK，我们这里模拟一个当多个线程并发一段代码的时候，如何控制其访问速度：
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import java.util.Random;import java.util.concurrent.Semaphore; public class SemaphoreTest { private final static Semaphore MAX_SEMA_PHORE = new Semaphore(10); public static void main(String []args) { for(int i = 0 ; i < 100 ; i++) { final int num = i; final Random radom = new Random(); new Thread() { public void run() { boolean acquired = false; try { MAX_SEMA_PHORE.acquire(); acquired = true; System.out.println("我是线程：" + num + " 我获得了使用权！" + DateTimeUtil.getDateTime()); long time = 1000 * Math.max(1, Math.abs(radom.nextInt() % 10)); Thread.sleep(time); System.out.println("我是线程：" + num + " 我执行完了！" + DateTimeUtil.getDateTime()); }catch(Exception e) { e.printStackTrace(); }finally { if(acquired) { MAX_SEMA_PHORE.release(); } } } }.start(); } } } |
这里是简单模拟并发100个线程去访问一段程序，此时要控制最多同时运行的是10个，用到了这个信号量，运行程序用了一个线程睡眠一个随机的时间来代替，你可以看到后面有线程说自己释放了，就有线程获得了，没释放是获取不到的，内部实现方面，我们暂时不管，暂时知道这样用就OK。
接下来：
Exchanger十个神马鬼东西呢？
答：线程之间交互数据，且在并发时候使用，两两交换，交换中不会因为线程多而混乱，发送出去没接收到会一直等，由交互器完成交互过程。
啥时候用，没想到案例？
答：的确很少用，而且案例很少，不过的确有这种案例，Exchanger
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import java.util.concurrent.Exchanger;public class ExchangerTest { public static void main(String []args) { final Exchanger <Integer>exchanger = new Exchanger<Integer>(); for(int i = 0 ; i < 10 ; i++) { final Integer num = i; new Thread() { public void run() { System.out.println("我是线程：Thread_" + this.getName() + "我的数据是：" + num); try { Integer exchangeNum = exchanger.exchange(num); Thread.sleep(1000); System.out.println("我是线程：Thread_" + this.getName() + "我原先的数据为：" + num + " , 交换后的数据为：" + exchangeNum); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }.start(); } }} |
这里运行你可以看到，如果某个线程和另一个线程传送了数据，它接受到的数据必然是另一个线程传递给他的，中间步骤由Exchanger去控制，其实你可以说，我自己随机取选择，不过中间的算法逻辑就要复杂一些了。
接下来：
CyclicBarrier，关卡模式，搞啥玩意的呢？
答：当你在很多环节需要卡住，要多个线程同时在这里都达到后，再向下走，很有用途。
能否举个例子，有点抽象？
答：团队出去旅行，大家一起先达到酒店住宿，然后一起达到游乐的地方游玩，然后一起坐车回家，每次需要点名后确认相关人员均达到，然后LZ一声令下，触发，大伙就疯子般的出发了。
下面的例子也是以旅游的方式来呈现给大家：
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import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;import java.util.concurrent.CyclicBarrier;public class BarrierTest { private static final int THREAD_COUNT = 10; private final static CyclicBarrier CYCLIC_BARRIER = new CyclicBarrier(THREAD_COUNT , new Runnable() { public void run() { System.out.println("======>我是导游，本次点名结束，准备走下一个环节!"); } } ); public static void main(String []args) throws InterruptedException, BrokenBarrierException { for(int i = 0 ; i < 10 ; i++) { new Thread(String.valueOf(i)) { public void run() { try { System.out.println("我是线程：" + this.getName() + " 我们达到旅游地点！"); CYCLIC_BARRIER.await(); System.out.println("我是线程：" + this.getName() + " 我开始骑车！"); CYCLIC_BARRIER.await(); System.out.println("我是线程：" + this.getName() + " 我们开始爬山！"); CYCLIC_BARRIER.await(); System.out.println("我是线程：" + this.getName() + " 我们回宾馆休息！"); CYCLIC_BARRIER.await(); System.out.println("我是线程：" + this.getName() + " 我们开始乘车回家！"); CYCLIC_BARRIER.await(); System.out.println("我是线程：" + this.getName() + " 我们到家了！"); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } catch (BrokenBarrierException e) { e.printStackTrace(); } } }.start(); } }} |
测试结果中可以发现，大家一起走到某个步骤后，导游说：“我是导游，本次点名结束，准备走下一个环节!”，然后才会进入下一个步骤，OK，这个有点意思吧，其实赛马也是这个道理，只是赛马通常只有一个步骤，所以我们还有一个方式是：
CountDownLatch的方式来完成赛马操作，CountDownLatch是用计数器来做的，所以它不可以被复用，如果要多次使用，就要从新new一个出来才可以。我们下面的代码中，用两组赛马，每组5个参与者来，做一个简单测试：
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import java.util.concurrent.CountDownLatch;public class CountDownLatchTest { private final static int GROUP_SIZE = 5; public static void main(String []args) { processOneGroup("分组1"); processOneGroup("分组2"); } private static void processOneGroup(final String groupName) { final CountDownLatch start_count_down = new CountDownLatch(1); final CountDownLatch end_count_down = new CountDownLatch(GROUP_SIZE); System.out.println("==========================>\n分组：" + groupName + "比赛开始："); for(int i = 0 ; i < GROUP_SIZE ; i++) { new Thread(String.valueOf(i)) { public void run() { System.out.println("我是线程组：【" + groupName + "】,第：" + this.getName() + " 号线程,我已经准备就绪！"); try { start_count_down.await();//等待开始指令发出即：start_count_down.countDown(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("我是线程组：【" + groupName + "】,第：" + this.getName() + " 号线程,我已执行完成！"); end_count_down.countDown(); } }.start(); } try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("各就各位，预备！"); start_count_down.countDown();//开始赛跑 try { end_count_down.await();//等待多个赛跑者逐个结束 } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("分组：" + groupName + "比赛结束！"); }} |
有点意思哈，如果你自己用多线程实现是不是有点麻烦，不过你可以用Thread的join方法来实现，也就是线程的发生join的时候，当前线程（一般是主线程）要等到对应线程执行完run方法后才会进入下一步，为了模拟下，我们也来玩玩：
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public class ThreadJoinTest { private final static int GROUP_SIZE = 5; public static void main(String []args) throws InterruptedException { Thread []threadGroup1 = new Thread[5]; Thread []threadGroup2 = new Thread[5]; for(int i = 0 ; i < GROUP_SIZE ; i++) { final int num = i; threadGroup1[i] = new Thread() { public void run() { int j = 0; while(j++ < 10) { System.out.println("我是1号组线程：" + num + " 这个是我第：" + j + " 次运行！"); } } }; threadGroup2[i] = new Thread() { public void run() { int j = 0; while(j++ < 10) { System.out.println("我是2号组线程：" + num + " 这个是我第：" + j + " 次运行！"); } } }; threadGroup1[i].start(); } for(int i = 0 ; i < GROUP_SIZE ; i++) { threadGroup1[i].join(); } System.out.println("-==================>线程组1执行完了，该轮到俺了！"); for(int i = 0 ; i < GROUP_SIZE ; i++) { threadGroup2[i].start(); } for(int i = 0 ; i < GROUP_SIZE ; i++) { threadGroup2[i].join(); } System.out.println("全部结束啦！哈哈，回家喝稀饭！"); }} |
代码是不是繁杂了不少，呵呵，我们再看看上面的信号量，如果不用工具，自己写会咋写，我们模拟CAS锁，使用Atomic配合完成咋来做呢。也来玩玩，呵呵：
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import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;public class ThreadWaitNotify { private final static int THREAD_COUNT = 100; private final static int QUERY_MAX_LENGTH = 2; private final static AtomicInteger NOW_CALL_COUNT = new AtomicInteger(0); public static void main(String []args) throws InterruptedException { Thread []threads = new Thread[THREAD_COUNT]; for(int i = 0 ; i < THREAD_COUNT ; i++) { threads[i] = new Thread(String.valueOf(i)) { synchronized public void run() { int nowValue = NOW_CALL_COUNT.get(); while(true) { if(nowValue < QUERY_MAX_LENGTH && NOW_CALL_COUNT.compareAndSet(nowValue, nowValue + 1)) { break;//获取到了 } try { this.wait(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } nowValue = NOW_CALL_COUNT.get();//获取一个数据，用于对比 } System.out.println(this.getName() + "======我开始做操作了！"); try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(this.getName() + "======操作结束了！"); NOW_CALL_COUNT.getAndDecrement(); this.notify(); } }; } for(int i = 0 ; i < THREAD_COUNT ; i++) { threads[i].start(); } }} |
还是有点意思哈，这样写就是大部分人对while循环那部分会写晕掉，主要是要不断去判定和尝试，wait()默认是长期等待，但是我们不想让他长期等待，就等1s然后再尝试，其实例子还可以改成wait一个随机的时间范围，这样模拟的效果会更加好一些；另外实际的代码中，如果获取到锁后，notify方法应当放在finally中，才能保证他肯定会执行notify这个方法。
OK，本文就是用，玩，希望玩得有点爽，我们后面会逐步介绍它的实现机制以及一写线程里头很好用，但是大家又不是经常用的东西。
posted on 2016-07-25 10:28 cn三少<script></script> 阅读(529) 评论(0) 编辑 收藏 举报
