多线程十 JUC包下的常用工具类
发布日期:2022-04-11 08:52:59 浏览次数:3 分类:技术文章

本文共 6879 字,大约阅读时间需要 22 分钟。

JUC包下的常用工具类

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.

在这里插入图片描述

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:

如果在输出 All Runners have reached destination.\nGame end!之前不调用 await()
在这里插入图片描述
则运行结果会出现:
在这里插入图片描述
此时主线程和A,B,C 三个线程并行,没有调用await()的主线程将不再阻塞.

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

在这里插入图片描述

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
直到计数器值减为0时,所有调用await()阻塞的子线程再同时恢复执行

  • 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()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
    在这里插入图片描述
  • 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
    在这里插入图片描述

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
  • 获取一个许可在这里插入图片描述获取permits个许可
    在这里插入图片描述
  • 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
    在这里插入图片描述
    释放permits个许可
    在这里插入图片描述

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)

在这里插入图片描述

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
在这里插入图片描述
期待在最美的年华,遇到最美的你…

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…
在这里插入图片描述

文章部分内容参考自:

  • boy 和 girl said 来自 沈从文

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哈哈,博客排版真的漂亮呢~
[***.11.159.89]2022年05月22日 09时42分45秒

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