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这篇文章主要是关于 java.util.concurrent(JUC) 类包下的常用类

JUC是JDK5才引入的并发类库. JUC中为了满足在并发编程中不同的需求，提供了几个工具类供我们使用，分别是 CountDownLatch，CyclicBarrier，Semaphore和 Exchanger 下面分别进行简单的介绍.

1. CountDownLatch-闭锁

CountDownLatch类位于java.util.concurrent包下，利⽤用它可以实现类似计数器的功能.

CountDownLatch 的主要作用是利用计数来保证线程的执行顺序，有点像倒计时，当计数为0时某个线程才能开始执行

CountDownLatch类只提供了⼀一个构造器：

public CountDownLatch(int count) {
    }; //参数count为计数值

CountDownLatch中的常用方法，包括：

• CountDownLatch(int count) ： 构造方法，需要传入计数的初始值
• void await() ：等待线程调⽤用await()方法的线程会被一直被阻塞，它会等待直到count计数器的值为0才继续执行
• boolean await(long timeout, TimeUnit unit) ： 同上，但是加入了超时参数，如果超时了计数还不为0，也会照样执行，避免了一直阻塞
• void countDown() ： 计数减一
• 
• 闭锁 : 每个 CountDowmLatch对象的计数器在值减为0时不可恢复原值

使用场景

比如有一个任务A，它要等待其他3个任务执行完毕之后才能执行，此时就可以利用CountDownLatch来实现这种功能.

模拟三个运动员跑步的场景

import java.util.concurrent.CountDownLatch;import java.util.concurrent.TimeUnit;/** * @Author: Mr.Q * @Date: 2019-08-12 13:56 * @Description:CountDownLatch阻塞线程,等到子线程减到相应count主线程才继续执行 */class CountDownTest implements Runnable {
       private CountDownLatch countDownLatch;    public CountDownTest(CountDownLatch countDownLatch) {
           this.countDownLatch = countDownLatch;    }    @Override    public void run() {
           System.out.println(Thread.currentThread().getName() +"已经到达终点");        countDownLatch.countDown();    }}public class CountDownLatchTest {
       public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
           // 主线程等待三个子线程减为 0再恢复执行        //参数count为计数值        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(3);         System.out.println("Game start...");        new Thread(new CountDownTest(countDownLatch),"Runner A").start();        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);        new Thread(new CountDownTest(countDownLatch),"Runner B").start();        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);        new Thread(new CountDownTest(countDownLatch),"Runner C").start();        // 主线程阻塞,等待 Runner A,B,C都到达终点后再执行        countDownLatch.await();        System.out.println("All Runners have reached destination.\nGame end!");    }}

运行结果：

2. CyclicBarrier-循环栅栏

循环栅栏 ：

• 循环：每个CyclicBarrier的对象可以重复使用
• 栅栏 ： 每个子线程都阻塞，让一组线程同时到达某个时间节点

使用场景

例如三个子线程 A,B,C 在分别写入数据，其中 A线程写完数据后会阻塞，等待 B,C线程也写完数据后，才恢复执行；此时主线程才能读数据

CyclicBarrier提供2个构造器器：

• public CyclicBarrier(int parties) {}

所有子线程调用await()后，将计数器值减1并进入阻塞状态；

• public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) {}

所有调用await()阻塞的子线程在计数器值减为0后，随机挑选一个线程执行 barrierAction 任务后，所有子线程恢复执行

CyclicBarrier中常用的方法：

int await() : 挂起当前线程，直到所有线程组中的线程都完成后继续执行，返回当前线程到达次序

int await(long timeout, TimeUnit unit) ： 加了一个超时参数

我们来拿做饭举个例子，众所周知，在脱单这一环节，会做饭的蓝人，在广大只会敲代码的搬砖工面前是有绝对优势的，有空了我一定要习得一手好厨艺…

以做饺子为例，A,B,C三道工序

import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;import java.util.concurrent.CyclicBarrier;import java.util.concurrent.TimeUnit;/** * @Author: Mr.Q * @Date: 2019-08-12 15:02 * @Description:所有调用await()阻塞的子线程在计数器值减为 0后 * 随机挑选一个线程执行 barrierAction任务后,所有子线程恢复执行 */class CyclicActionTest implements Runnable {
       private CyclicBarrier cyclicBarrier;    public CyclicActionTest(CyclicBarrier cyclicBarrier) {
           this.cyclicBarrier = cyclicBarrier;    }    @Override    public void run() {
           System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "做饺子中...");        try {
               TimeUnit.SECONDS.sleep(3);            // 所有子线程再次都阻塞            cyclicBarrier.await();            System.out.println("所有操作都已完成！\t开吃...");        } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
               e.printStackTrace();        }    }}public class CyclicBarrierActionTest {
       public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
           // 传入线程组的数量和当线程达到时间节点后要做的操作        CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(3, new Runnable() {
               @Override            public void run() {
                   System.out.println("\n哪个环节最重要？: "+Thread.currentThread().getName()+"\n");            }        });        new Thread(new CyclicTest(cyclicBarrier),"A 和面中,勿扰 ").start();        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);        new Thread(new CyclicTest(cyclicBarrier),"B 剁饺子馅,包饺子").start();        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);        new Thread(new CyclicTest(cyclicBarrier),"C 下锅煮饺子").start();    }}

待 A，B，C分别完成任务后，饺子才可以吃.

执行内容好像忘记改了，但是步骤是一样的

执行过程分析：

1. A和完面之后便阻塞
2. 此后B剁饺子馅,包饺子，完成之后也阻塞
3. A，B此时在阻塞中，C下锅煮饺子
4. 调用await()阻塞的子线程在计数器值减为0后(即A，B，C执行完之后，随机挑选一个线程执行 barrierAction任务(new Runnable(),哪个环节最重要?)
5. 然后所有子线程恢复执行

3. Semaphore-信号量

Semaphore用于控制信号量的个数，构造时传入个数. 总数就是控制并发的数量.

控制并发的数量假如是5，程序执行前用acquire()方法获得信号，则可用信号变为4，程序执行完通过release()方法归还信号量，可用信号又变为5.

如果可用信号为0，acquire就会造成阻塞，等待release释放信号. acquire()和release()可以不在同一个线程使用.

Semaphore实现的功能就类似厕所有5个坑位，假如有10个人要上厕所，那么同时只能有5个人能够占用，当5个人中 的任何一个人让开后，其中等待的另外5个人中又有一个人可以占用了.

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.

Semaphore类提供了2个构造器：

• 参数permits表示许可数目，即同时可以允许多少线程进行访问
  
• 多了⼀个参数fair表示是否是公平的，即等待时间越久的越先获取许可
  

Semaphore类中常用的方法

• acquire() : 用来获取一个许可，若无许可能够获得，则会一直等待，直到获得许可
• 获取一个许可获取permits个许可
  
• release() : 用来释放许可；(在释放许可之前，必须先获得许可)
• 释放一个许可
  
  释放permits个许可
  

8说了，网吧开黑走起！！！

import java.util.concurrent.Semaphore;/** * @Author: Mr.Q * @Date: 2019-08-12 16:25 * @Description:Semaphore */// 网吧开黑class SemaphoreDemo implements Runnable {
       private Semaphore semaphore;    private int num;    public SemaphoreDemo(Semaphore semaphore, int num) {
           this.semaphore = semaphore;        this.num = num;    }    @Override    public void run() {
           //尝试申请设备        try {
               semaphore.acquire();            System.out.println("玩家"+ this.num +"使用一台电脑打游戏...");            Thread.sleep(2000);            System.out.println("玩家"+ this.num +"释放一台设备！");            semaphore.release();        } catch (InterruptedException e) {
               e.printStackTrace();        }    }}public class SemaphoreTest {
       public static void main(String[] args) {
           //信号量为5        Semaphore semaphore = new Semaphore(5); //5台设备        for(int i = 0; i < 8; i++) {
    //8名玩家            new Thread(new SemaphoreDemo(semaphore,(i+1))).start();        }    }}

可以看到这一组线程是同步的去执行的

4. Exchanger-线程数据交换器

使用场景

用于两个线程的数据交换(不能用于多个)

调用exchange()方法会阻塞当前线程，必须等到另外一个线程时才可进行数据交换

import java.util.concurrent.Exchanger;/** * @Author: Mr.Q * @Date: 2019-08-12 16:08 * @Description: */public class ExchangerTest {
       public static void main(String[] args) {
           Exchanger
   
     exchanger = new Exchanger<>();        Thread boyThread = new Thread(new Runnable() {
               @Override            public void run() {
                   try {
                       String boy = exchanger.exchange("我明白你会来，所以我等！\n");                    System.out.println("The boy said : To the most beautiful you ↓ \n" + boy);                } catch (InterruptedException e) {
                       e.printStackTrace();                }            }        });        boyThread.start();        Thread girlThread = new Thread(new Runnable() {
               @Override            public void run() {
                   try {
                       String girl = exchanger.exchange("一个人心头上的微风，吹到另外一个人生活里去时，是偶然还是必然？\n" +                            "人生的理想，是情感的节制恰到好处，还是情感的放肆无边无涯？\n" +                            "生命的取与，是昨天的好，当前的好，还是明天的好？");                    System.out.println("\nThe girl said : To the world who knows me the most ↓ \n" + girl);                } catch (InterruptedException e) {
                       e.printStackTrace();                }            }        });        girlThread.start();    }}
   

boy 和 girl 说的话交换…

文章部分内容参考自：

• boy 和 girl said 来自 沈从文

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