并发工具类
(一)CountDownLatch
CountDownLatch 的作用和 Thread.join() 方法类似,可用于一组线程和另外一组线程的协作。例如,主线程在做一项工作之前需要一系列的准备工作,只有这些准备工作都完成,主线程才能继续它的工作。这些准备工作彼此独立,所以可以并发执行以提高速度。在这个场景下就可以使用 CountDownLatch 协调线程之间的调度了。在直接创建线程的年代(Java 5.0 之前),我们可以使用 Thread.join()。
join用于让当前执行线程等待join线程执行结束。其实现原理是不停检查join线程是否存活,如果join线程存活则让当前线程永远wait,代码片段如下,wait(0)表示永远等待下去。
public final synchronized void join(long millis) throws InterruptedException { if (millis == 0) { while (isAlive()) { wait(0); } } }
在 JUC 出现后,因为线程池中的线程不能直接被引用,所以就必须使用 CountDownLatch 了:
CountDownLatch的构造函数接收一个int类型的参数作为计数器,如果你想等待N个点完成,这里就传入N。当我们调用一次CountDownLatch的countDown方法时,N就会减1,CountDownLatch的await会阻塞当前线程,直到N变成零。由于countDown方法可以用在任何地方,所以这里说的N个点,可以是N个线程,也可以是1个线程里的N个执行步骤。用在多个线程时,你只需要把这个CountDownLatch的引用传递到线程里。
注意:计数器必须大于等于0,只是等于0时候,计数器就是零,调用await方法时不会阻塞当前线程。CountDownLatch不可能重新初始化或者修改CountDownLatch对象的内部计数器的值。一个线程调用countDown方法 happen-before另外一个线程调用await方法。【hb(a,b)】(那么a及之前的写操作在另一个线程 t1进行了 b操作时都对 t1可见,t1对应主线程)
示例
@Test public void safeCounterTest() throws Exception { SafeCounter counter = new SafeCounter(); //启动五个线程开始计数 CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(5); MultiThreadTest.multiThreadRun(()->{ for (int i = 0; i < 5; i++){ System.out.println(Thread.currentThread().getName()+": "+counter.counter()) ; try { TimeUnit.SECONDS.sleep(10); } catch (InterruptedException e) { } } countDownLatch.countDown(); },5); countDownLatch.await(); }
源码:
public class CountDownLatch { /** * Synchronization control For CountDownLatch. * Uses AQS state to represent count. *基于AQS */ private static final class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer { private static final long serialVersionUID = 4982264981922014374L; Sync(int count) { setState(count); } int getCount() { return getState(); } protected int tryAcquireShared(int acquires) { return (getState() == 0) ? 1 : -1; } protected boolean tryReleaseShared(int releases) { // Decrement count; signal when transition to zero for (;;) { int c = getState(); if (c == 0) return false; int nextc = c-1; if (compareAndSetState(c, nextc)) return nextc == 0; } } } private final Sync sync; /** * Constructs a {@code CountDownLatch} initialized with the given count. * * @param count the number of times {@link #countDown} must be invoked * before threads can pass through {@link #await} * @throws IllegalArgumentException if {@code count} is negative */ public CountDownLatch(int count) { if (count < 0) throw new IllegalArgumentException("count < 0"); this.sync = new Sync(count); } }
(2)CyclicBarrier
CyclicBarrier 的字面意思是可循环使用(Cyclic)的屏障(Barrier)。它要做的事情是,让一组线程到达一个屏障(也可以叫同步点)时被阻塞,直到最后一个线程到达屏障时,屏障才会开门,所有被屏障拦截的线程才会继续干活。CyclicBarrier默认的构造方法是CyclicBarrier(int parties),其参数表示屏障拦截的线程数量,每个线程调用await方法告诉CyclicBarrier我已经到达了屏障,然后当前线程被阻塞。CyclicBarrier还提供一个更高级的构造函数CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction),用于在线程到达屏障时,优先执行barrierAction,方便处理更复杂的业务场景。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,并让线程们重新执行一次。
@Test public void safeCounterTest() throws Exception { SafeCounter counter = new SafeCounter(); //启动五个线程开始计数 CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(5); CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(6, ()->{ try { TimeUnit.SECONDS.sleep(5); } catch (InterruptedException e) { } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + "action");}); MultiThreadTest.multiThreadRun(() -> { for (int i = 0; i < 1; i++) { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + "before"); try { cyclicBarrier.await(); } catch (Exception e) { } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + "after"); try { TimeUnit.SECONDS.sleep(10); } catch (InterruptedException e) { } } }, 5); cyclicBarrier.await(); }
执行顺序为before -> action -> after,需要注意的是action仅执行一次。
(三)Semaphore 控制并发线程数
提供了三个个核心方法
semaphore.acquire();
semaphore.release();
tryAcquire();非阻塞执行
summary:
Semaphore 和 CountDownLatch内部都是基于AQS内部类实现,CyclicBarrier内部直接基于ReentrantLock实现。