Java多线程编程（七）——并发工具类
HashMap、Hashtable
HashMap的用法
HashMap<String,String> hm = new HashMap<>();Hashtable的用法
Hashtable<String,String> hm = new Hashtable<>();Hashtable出现的原因
在集合类中HashMap是比较常用的集合对象，但是HashMap是线程不安全的(多线程环境下可能会存在问题)。为了保证数据的安全性我们可以使用Hashtable，但是Hashtable的效率低下。
详细案例
使用HashMap就会出现线程不安全的情况，代码样例与运行结果如下：
import java.util.HashMap;
public class MyHashMapDemo {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
HashMap<String,String> hm = new HashMap<>();
Thread t1 = new Thread(() -> {
for (int i = 0; i < 25; i++) {
hm.put(i+"",i+"");
}
});
Thread t2 = new Thread(() -> {
for (int i = 25; i < 51; i++) {
hm.put(i+"",i+"");
}
});
t1.start();
t2.start();
System.out.println("---------------");
Thread.sleep(1000);
for (int i = 0; i < 51; i++) {
System.out.println(hm.get(i+""));
}
}
}
运行结果
如上图所示，出现了很多了null，就是因为多线程异步所导致。
如果使用了Hashtable就不会出现这样的结果，这里我们可以看一下Hashtable的源码，Ctrl+B查看
显然，很容易发现，在Hashtable的源码中使用的方法都是用同步代码块的方式（即悲观锁）进行上锁，如下图只要有一个线程进入，就会将整个表锁起来！
这样也就导致了Hashtable效率十分低下！
问：有没有线程安全又高效的方法呢？
有！使用ConcurrentHashMap
ConcurrentHashMap
ConcurrentHashMap用法
ConcurrentHashMap<String,String> hm2 = new ConcurrentHashMap<>();ConcurrentHashMap出现的原因
在集合类中HashMap是比较常用的集合对象，但是HashMap是线程不安全的(多线程环境下可能会存在问题)。为了保证数据的安全性我们可以使用Hashtable，但是Hashtable的效率低下。综合考虑之下，我们引入了ConcurrentHashMap。
体系结构
注意在ConcurrentHashMap的实现在JDK7和JDK8上是完全不同的。
JDK7上的ConcurrentHashMap
1.首先在创建对象的时候，先创建了一个16个单位的Segment[ ]的数组
2.再创建长度为2个单位的小数组HashEntey[ ]，把HashEntry的地址值赋值给Segment的0号区域。
3.根据键的哈希值计算出Segment数组的索引
4.如果此处的Segment数组为null，就默认创建一个长度为2个单位的数组（即HashEntry）
5.再根据键的哈希值计算出在小数组应存入的索引值（二次哈希），如果为空直接添加。
6.如果此处Segment数组的值不为null，则会二次哈希，计算出该元素在小数组中的位置，如哈希值相同，则会形成Hash桶结构。
7. 若再添加的值，计算出的哈希值仍然为0.75，由于加载因子为0.75，所以要对其进行扩容（每次宽容2倍）
总上所述
JDK8上的ConcurrentHashMap
1，如果使用空参构造创建ConcurrentHashMap对象，则什么事情都不做。 在第一次添加元素的时候创建哈希表
2，计算当前元素应存入的索引。
3，如果该索引位置为null，则利用cas算法，将本结点添加到数组中。
4，如果该索引位置不为null，则利用volatile关键字获得当前位置最新的结点地址，挂在他下面，变成链表。
5，当链表的长度大于等于8时，自动转换成红黑树6，以链表或者红黑树头结点为锁对象，配合悲观锁保证多线程操作集合时数据的安全性
此处分享一个方法，先进入ConcurrentHashMap，选择空参构造，再Ctrl + Shift + Alt +U ，查看继承关系
CountDownLatch
常用方法
| public CountDownLatch(int count) | 参数传递线程数，表示等待线程数量 |
|---|---|
| 方法 | 解释 |
| public void await() | 让线程等待 |
| public void countDown() | 当前线程执行完毕 |
使用场景
让某一条线程等待其他线程执行完毕之后再执行
public class ChileThread1 extends Thread {
private CountDownLatch countDownLatch;
public ChileThread1(CountDownLatch countDownLatch) {
this.countDownLatch = countDownLatch;
}
@Override
public void run() {
//1.吃饺子
for (int i = 1; i <= 10; i++) {
System.out.println(getName() + "在吃第" + i + "个饺子");
}
//2.吃完说一声
//每一次countDown方法的时候，就让计数器-1
countDownLatch.countDown();
}
}public class ChileThread2 extends Thread {
private CountDownLatch countDownLatch;
public ChileThread2(CountDownLatch countDownLatch) {
this.countDownLatch = countDownLatch;
}
@Override
public void run() {
//1.吃饺子
for (int i = 1; i <= 15; i++) {
System.out.println(getName() + "在吃第" + i + "个饺子");
}
//2.吃完说一声
//每一次countDown方法的时候，就让计数器-1
countDownLatch.countDown();
}
}public class ChileThread3 extends Thread {
private CountDownLatch countDownLatch;
public ChileThread3(CountDownLatch countDownLatch) {
this.countDownLatch = countDownLatch;
}
@Override
public void run() {
//1.吃饺子
for (int i = 1; i <= 20; i++) {
System.out.println(getName() + "在吃第" + i + "个饺子");
}
//2.吃完说一声
//每一次countDown方法的时候，就让计数器-1
countDownLatch.countDown();
}
}
public class MotherThread extends Thread {
private CountDownLatch countDownLatch;
public MotherThread(CountDownLatch countDownLatch) {
this.countDownLatch = countDownLatch;
}
@Override
public void run() {
//1.等待
try {
//当计数器变成0的时候，会自动唤醒这里等待的线程。
countDownLatch.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//2.收拾碗筷
System.out.println("妈妈在收拾碗筷");
}
}
public class MyCountDownLatchDemo {
public static void main(String[] args) {
//1.创建CountDownLatch的对象，需要传递给四个线程。
//在底层就定义了一个计数器，此时计数器的值就是3
CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(3);
//2.创建四个线程对象并开启他们。
MotherThread motherThread = new MotherThread(countDownLatch);
motherThread.start();
ChileThread1 t1 = new ChileThread1(countDownLatch);
t1.setName("小明");
ChileThread2 t2 = new ChileThread2(countDownLatch);
t2.setName("小红");
ChileThread3 t3 = new ChileThread3(countDownLatch);
t3.setName("小刚");
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}总结
1. CountDownLatch(int count)：参数写等待线程的数量。并定义了一个计数器。
2. await()：让线程等待，当计数器为0时，会唤醒等待的线程
3. countDown()： 线程执行完毕时调用，会将计数器-1。
Semaphore
使用场景
可以控制访问特定资源的线程数量。
案例实现
1，需要有人管理这个通道
2，当有车进来了，发通行许可证
3，当车出去了，收回通行许可证
4，如果通行许可证发完了，那么其他车辆只能等着
public class MyRunnable implements Runnable {
//1.获得管理员对象，
private Semaphore semaphore = new Semaphore(2);
@Override
public void run() {
//2.获得通行证
try {
semaphore.acquire();
//3.开始行驶
System.out.println("获得了通行证开始行驶");
Thread.sleep(2000);
System.out.println("归还通行证");
//4.归还通行证
semaphore.release();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
public class MySemaphoreDemo {
public static void main(String[] args) {
MyRunnable mr = new MyRunnable();
for (int i = 0; i < 100; i++) {
new Thread(mr).start();
}
}
}
