Java中的并发工具类
Java中的并发工具类
CountDownLatch,Cyclicbarrier和Semaphore工具类提供了一种并发流程控制的手段,Exchanger工具类则提供了在线程间交换数据的一种手段
等待多线程完成的CountDownLatch
CountDownLatch允许一个或者多个线程等待其他线程完成操作
public class CountDownLatchTest {
static CountDownLatch c = new CountDownLatch(2);
public static void main(String[] args) throws InterruptedException{
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println(1);
c.countDown();
System.out.println(2);
c.countDown();
}
}).start();
c.await();
System.out.println("3");
}
}
- CountDownLatch的构造函数接受一个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N。
- 当我们调用CountDownLatch的countDown()时,N就会减1,CountDownLatch的await()就会阻塞该线程,直到N变为0,就打开开关。
- 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,也可以说是1个线程里面的N个执行步骤。
- 用在多个线程时,只需要把这个CountDownLatch的引用传递到线程里面即可。
计数器必须大于0,只是等于0的时候,计数器就是0,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
同步屏障CyclicBarrier
CyclicBarrier的字面意思是可循环使用(Cyclic)的屏障(Barrier),它的功能是,让一组线程到达一个屏障(也可以叫做同步点)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运行。
CyclicBarrier(int parties)
public class CyclicBarrierTest {
static CyclicBarrier c = new CyclicBarrier(2);
public static void main(String[] args) {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
c.await();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(1);
}
}).start();
try {
c.await();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(2);
}
}
//可能输出1,2
//也可能输出2,1
因为主线程和子线程调度是由CPU决定,两个线程都有可能先执行
- CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)
- 用于线程到达屏障时,优先执行barrierAction,以方便处理更复杂的业务场景
public class CyclicBarrierTest {
static CyclicBarrier c = new CyclicBarrier(2,new A());
public static void main(String[] args) {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
c.await();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(1);
}
}).start();
try {
c.await();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(2);
}
static class A implements Runnable{
@Override
public void run(){
System.out.println(3);
}
}
}
//结果为3,1,2
- 因为CyclicBarrier设置了拦截线程的数量是2,所以必须等代码中的第一个线程和线程A都执行完之后,才能继续执行主线程,然后输出2
CyclicBarrier和CountDownLatch的区别
- CountDownLatch的计数器只能使用一次,而CyclicBarrier可以使用reset()方法重置,所以CyclicBarrier能处理更为复杂的业务场景,例如:如果计算发生错误,可以重置计数器,并让线程重新执行一次。
- CyclicBarrier还提供其他有用的方法
- getNumberWaiting()可以获得CyclicBarrier阻塞的线程数量
- isBroken()用来了解阻塞的线程是否被中断
控制并发线程数的Semaphore
Semaphore(信号量)是用来控制同时访问特定资源的线程数量,它通过协调各个线程,以保证合理的使用公共资源
-
应用场景
- Semaphore可以做流量控制,特别是公共资源有限的应用场景,比如数据库连接。假如有一个需求,要读取几万个文件的数据,因为都是IO密集型任务,我们可以启动几十个 线程并发地进行读取,但是如果读到内存后,还需要存储到数据库中,而数据库的连接数只有10个,这是我们必须控制只有10个线程同时获取数据库连接保存数据,否则会报错无法获取数据库连接,这个时候,就可以使用Semaphore来做流量控制。
public class SemaphoreTest { private static final int THREAD_COUNT = 30; private static ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(THREAD_COUNT); private static Semaphore s = new Semaphore(10); public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i < THREAD_COUNT; i++) { threadPool.execute(new Runnable() { @Override public void run() { try { s.acquire(); System.out.println("save data"); s.release(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }); } threadPool.shutdown(); } }-
在代码中,虽然有30个线程在执行,但是只允许10个并发执行
-
Semaphore的构造方法Semaphore(int permit)接受一个整型的数字,表示可用的许可证数量,Semaphore(10)表示10个线程获得了许可证,也就是最大并发数为10,
-
Semaphore的用法很简单,就是先Semaphore的acquire()方法获取一个许可证,使用完后调用release()方法归还许可证
-
Semaphore的其他方法
- int availablePermits():返回此信号量中当前可用的许可证数
- int getQueueLength():返回正在等待获取许可证的线程数
- boolean hasQueuedThreads():是否有线程正在等待获取许可证数
- void reducePermits(int reduction): 减少reduction个许可证,是个protected方法
- Collection getQueuedThreads():返回所有等待获取许可证的线程集合,是个protected方法
线程间交换数据的Exchanger
Exchanger是线程中协作的工具类。Exchanger用于线程间的数据交换,它提供一个同步点,这个同步点,两个线程可以交换彼此的数据。两个线程通过exchanger()来切换数据
- 如果第一个线程先执行exchange()方法,它会一直等待第二个线程也执行exchange方法,当两个线程都到达同步点的时候,可以交换数据,将本线程产生的数据传递给对方。
public class ExchangerTest {
private static final Exchanger <String> exgr = new Exchanger<>();
private static ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(2);
public static void main(String[] args) {
threadPool.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
String A = "银行流水A"; //A录入银行流水数据
exgr.exchange(A);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
threadPool.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
String B = "银行流水B";//B录入银行
String A = exgr.exchange("B");
System.out.println("A和B数据是否一致:"+A.equals(B) +",A录入的是:"+A+"B录入的是"+B);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
threadPool.shutdown();
}
}
//A和B数据是否一致:false,A录入的是:银行流水A B录入的是银行流水B
如果两个线程有一个没有执行exchange()方法,则会一直等待,如果担心有特殊情况发生,避免一直等待,可以使用exchange(V x,longtimeout,TimeUnit unit)设置最大等待时长
