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Java并發(fā)編程之常用的輔助類詳解

更新時(shí)間：2021年01月31日 09:48:33 作者：Java硬件工程師

這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于Java并發(fā)編程之常用的輔助類的相關(guān)資料，文中通過(guò)示例代碼介紹的非常詳細(xì)，對(duì)大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價(jià)值，需要的朋友們下面隨著小編來(lái)一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

1.CountDownLatch

1.2.示例：班長(zhǎng)鎖門(mén)問(wèn)題

問(wèn)題描述：假如有7個(gè)同學(xué)晚上上自習(xí)，鑰匙在班長(zhǎng)手上，并且要負(fù)責(zé)鎖門(mén)。班長(zhǎng)必須要等所有人都走光了，班長(zhǎng)才能關(guān)燈鎖門(mén)。這6個(gè)同學(xué)的順序是無(wú)序的，不知道它們是何時(shí)離開(kāi)。6個(gè)同學(xué)各上各的自習(xí)，中間沒(méi)有交互。假如說(shuō)6個(gè)學(xué)生是普通線程，班長(zhǎng)是主線程，如何讓主線程要等一堆線程運(yùn)行完了，主線程才能運(yùn)行完成呢。

public class CountDownLatchDemo {
	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		for(int i=1;i<=6;i++){
			new Thread(()->{
				System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t離開(kāi)教室");
			},String.valueOf(i)).start();
		}
		System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t班長(zhǎng)關(guān)門(mén)走人");
	}
}

運(yùn)行結(jié)果截圖

在這里插入圖片描述

最后還有三個(gè)人被鎖在教師了，這樣可能會(huì)發(fā)生事故，所以肯定不行的。

我們要想實(shí)現(xiàn)這樣的效果，就是等其它線程全部走完了，主線程才能運(yùn)行。就需要借助JUC中的CountDownLatch類

1.2.CountDownLatch類簡(jiǎn)介：

1.2.1 CountDownLatch概念

CountDownLatch是一個(gè)同步工具類，用來(lái)協(xié)調(diào)多個(gè)線程之間的同步，或者說(shuō)起到線程之間的通信（而不是用作互斥的作用）。

CountDownLatch能夠使一個(gè)線程在等待另外一些線程完成各自工作之后，再繼續(xù)執(zhí)行。使用一個(gè)計(jì)數(shù)器進(jìn)行實(shí)現(xiàn)。計(jì)數(shù)器初始值為線程的數(shù)量。當(dāng)每一個(gè)線程完成自己任務(wù)后，計(jì)數(shù)器的值就會(huì)減一。當(dāng)計(jì)數(shù)器的值為0時(shí)，表示所有的線程都已經(jīng)完成一些任務(wù)，然后在CountDownLatch上等待的線程就可以恢復(fù)執(zhí)行接下來(lái)的任務(wù)。

CountDownLatch說(shuō)明:count計(jì)數(shù)，down倒計(jì)算，Latch開(kāi)始

1.2.3 CountDownLatch的用法

某一線程在開(kāi)始運(yùn)行前等待n個(gè)線程執(zhí)行完畢。將CountDownLatch的計(jì)數(shù)器初始化為new CountDownLatch(n)，每當(dāng)一個(gè)任務(wù)線程執(zhí)行完畢，就將計(jì)數(shù)器減1 countdownLatch.countDown()，當(dāng)計(jì)數(shù)器的值變?yōu)?時(shí)，在CountDownLatch上await()的線程就會(huì)被喚醒。一個(gè)典型應(yīng)用場(chǎng)景就是啟動(dòng)一個(gè)服務(wù)時(shí)，主線程需要等待多個(gè)組件加載完畢，之后再繼續(xù)執(zhí)行。

CountDownLatch底層構(gòu)造函數(shù)源代碼

public CountDownLatch(int count) {
 if (count < 0) throw new IllegalArgumentException("count < 0");
 this.sync = new Sync(count);
 }

1.3.CountDownLatch案例：

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		//6個(gè)同學(xué)正在上自習(xí)，每個(gè)人就有一個(gè)1計(jì)數(shù)器，走1個(gè)數(shù)字減1，main線程啟動(dòng)，必須要等計(jì)時(shí)器從6變成0，才能開(kāi)始。
		CountDownLatch countDownLatch=new CountDownLatch(6);
		for(int i=1;i<=6;i++){
			new Thread(()->{
				System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t離開(kāi)教室");
				countDownLatch.countDown();		//計(jì)算減少一個(gè)
			},String.valueOf(i)).start();
		}
		countDownLatch.await();	//班長(zhǎng)前面需要被阻塞
		System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t班長(zhǎng)關(guān)門(mén)走人");
	}

運(yùn)行結(jié)果截圖

在這里插入圖片描述

這里每個(gè)人何時(shí)走并不知道，但是可以保證每次都是班長(zhǎng)最后一個(gè)走。

1.4.原理總結(jié)

CountDownLatch主要有兩個(gè)方法，當(dāng)一個(gè)或多個(gè)線程調(diào)用await方法時(shí)，這些線程會(huì)被阻塞。

其它線程調(diào)用countDown方法將會(huì)使計(jì)數(shù)器減1（調(diào)用countDown方法的線程不會(huì)阻塞）

當(dāng)計(jì)數(shù)器的值變?yōu)?時(shí)，因await方法阻塞的線程會(huì)被喚醒，繼續(xù)執(zhí)行。

2.CyclicBarrier

2.1.CyclicBarrier簡(jiǎn)介

cyclic循環(huán)，barrier屏障。

從字面上的意思可以知道，這個(gè)類的中文意思是“循環(huán)柵欄”。大概的意思就是一個(gè)可循環(huán)利用的屏障。

它的作用就是會(huì)讓所有線程都等待完成后才會(huì)繼續(xù)下一步行動(dòng)。

上面班長(zhǎng)關(guān)門(mén)的例子是做倒計(jì)時(shí)，這里是反過(guò)來(lái)，做加法，數(shù)到多少就開(kāi)始。

比如人到齊了，再開(kāi)會(huì)。，舉個(gè)例子，就像生活中我們會(huì)約同事一起去開(kāi)會(huì)，有些同事可能會(huì)早到，有些同事可能會(huì)晚到，但是這個(gè)會(huì)議規(guī)定必須等到所有人到齊之后才會(huì)讓我們正式開(kāi)會(huì)。這里的同事們就是各個(gè)線程，會(huì)議就是 CyclicBarrier。

構(gòu)造方法

public CyclicBarrier(int parties)
public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)

解析：

parties 是參與線程的個(gè)數(shù)

第二個(gè)構(gòu)造方法有一個(gè) Runnable 參數(shù)，這個(gè)參數(shù)的意思是最后一個(gè)到達(dá)線程要做的任務(wù)

我們通常用第二個(gè)構(gòu)造函數(shù)。

2.2.案例：集齊7顆龍珠召喚神龍

public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		CyclicBarrier cyclicBarrier=new CyclicBarrier(7,()->{System.out.println("召喚神龍");});
		for(int i=1;i<=7;i++){
			final int tempInt=i;
			new Thread(()->{
				System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t收集到第"+tempInt+"顆龍珠");
				try {
					//某個(gè)線程收集到了龍珠只能先等著，等龍珠收齊了才能召喚神龍
					cyclicBarrier.await();
				} catch (Exception e) {
					// TODO Auto-generated catch block
					e.printStackTrace();
				}
			},String.valueOf(i)).start();;
		}
	}

截圖

在這里插入圖片描述

3.Semophore

3.1.Semophore簡(jiǎn)介

前面討論的問(wèn)題都是多對(duì)一的問(wèn)題，我們現(xiàn)在可以討論多對(duì)多的問(wèn)題了。

假設(shè)有7個(gè)兄弟開(kāi)車上班，而現(xiàn)在只有4個(gè)車位。7部車并列開(kāi)進(jìn)4個(gè)車位，每個(gè)車停了多長(zhǎng)時(shí)間未知，資源被占用完了。假設(shè)有一個(gè)車只停了2s,那么它走了，外面的車又可以進(jìn)來(lái)了。走一個(gè)進(jìn)一個(gè)，最后全部都可以進(jìn)去。而semophore就是控制多線程的并發(fā)策略。

簡(jiǎn)單理解來(lái)說(shuō)，Semaphore：信號(hào)量主要用于兩個(gè)目的：一個(gè)是用于多個(gè)共享資源的互斥使用；另一個(gè)用于并發(fā)線程數(shù)量的控制。

Semaphore類有兩個(gè)重要方法

1、semaphore.acquire();
請(qǐng)求一個(gè)信號(hào)量，這時(shí)候信號(hào)量個(gè)數(shù)-1，當(dāng)減少到0的時(shí)候，下一次acquire不會(huì)再執(zhí)行，只有當(dāng)執(zhí)行一個(gè)release()的時(shí)候，信號(hào)量不為0的時(shí)候才可以繼續(xù)執(zhí)行acquire

2、semaphore.release();
釋放一個(gè)信號(hào)量，這時(shí)候信號(hào)量個(gè)數(shù)+1，

3.2.搶車位問(wèn)題

public static void main(String[] args) {
		//模擬6部車搶3個(gè)空車位
		Semaphore semaphore=new Semaphore(3);//模擬資源類，有3個(gè)空車位
		for(int i=1;i<=6;i++){
			new Thread(()->{
				try {
					//誰(shuí)先搶到了，誰(shuí)就占一個(gè)車位，并且要把semaphore中的資源數(shù)減1
					semaphore.acquire();
					System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t搶占到了車位");
					TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
					System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t離開(kāi)了車位");
					
				} catch (Exception e) {
					// TODO Auto-generated catch block
					e.printStackTrace();
				}finally{
					//釋放車位
					semaphore.release();
				}
				
			},String.valueOf(i)).start();
		}
	}

運(yùn)行結(jié)果截圖：

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