JUC 常用 4 大并发工具类

Posted 2023-02-07

什么是JUC?

JUC就是java.util.concurrent包，这个包俗称JUC，里面都是解决并发问题的一些定义类，该包的位置位于java下面的rt.jar包下面。

4大常用并发工具类

• CountDownLatch
• CyclicBarrier
• Semaphore
• ExChanger

CountDownLatch

CountDownLatch使用详解

CountDownLatch，俗称 <font color="red">闭锁</font> ，作用是类似加强版的Join，是让一组线程等待其他的线程完成工作以后才执行。

就比如在启动框架服务的时候，我们主线程需要在环境线程初始化完成之后才能启动，这时候我们就可以实现使用CountDownLatch来完成。

构造方法：

/**
* Constructs a @code CountDownLatch initialized with the given count.
*
* @param count the number of times @link #countDown must be invoked
*        before threads can pass through @link #await
* @throws IllegalArgumentException if @code count is negative
*/
public CountDownLatch(int count) 
    if (count < 0) throw new IllegalArgumentException("count < 0");
    this.sync = new Sync(count);

在源码中可以看到,创建CountDownLatch时，需要传入一个int类型的参数，将决定在执行次扣减之后，等待的线程被唤醒

方法介绍:

CountDownLatch：初始化方法

await：等待方法,同时带参数的是超时重载方法

countDown：每执行一次,计数器减一,就是初始化传入的数字,也代表着一个线程完成了任务

getCount：获取当前值

toString：这个就不用说了

里面的Sync是一个内部类，外面的方法其实都是操作这个内部类的，这个内部类继承了AQS，实现的标准方法。

主线程中创建CountDownLatch(3)，然后主线程await阻塞，然后线程A，B，C各自完成了任务，调用了countDown，之后，每个线程调用一次计数器就会减一，初始是3，然后A线程调用后变成2，B线程调用后变成1，C线程调用后，变成0，这时就会唤醒正在await的主线程，然后主线程继续执行。

CyclicBarrier

CyclicBarrier使用

CyclicBarrier，俗称 <font color=red>栅栏锁</font> ，作用是让一组线程到达某个屏障，被阻塞，一直到组内的最后一个线程到达，然后屏障开放，接着所有的线程继续运行。

这个感觉和CountDownLatch有点相似，但是其实是不一样的，所谓的差别，在下面说。

构造参数：

/**
* Creates a new @code CyclicBarrier that will trip when the
* given number of parties (threads) are waiting upon it, and which
* will execute the given barrier action when the barrier is tripped,
* performed by the last thread entering the barrier.
*
* @param parties the number of threads that must invoke @link #await
*        before the barrier is tripped
* @param barrierAction the command to execute when the barrier is
*        tripped, or @code null if there is no action
* @throws IllegalArgumentException if @code parties is less than 1
*/
public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) 
    if (parties <= 0) throw new IllegalArgumentException();
    this.parties = parties;
    this.count = parties;
    this.barrierCommand = barrierAction;


/**
* Creates a new @code CyclicBarrier that will trip when the
* given number of parties (threads) are waiting upon it, and
* does not perform a predefined action when the barrier is tripped.
*
* @param parties the number of threads that must invoke @link #await
*        before the barrier is tripped
* @throws IllegalArgumentException if @code parties is less than 1
*/
public CyclicBarrier(int parties) 
    this(parties, null);

很明显能感觉出来，下面的构造参数调用了下面的构造参数，是一个构造方法重载。

首先这个第一个参数也树Int类型的，传入的是执行线程的个数，这个数量和CountDownLatch不一样，这个数量是需要和线程数量吻合的，CountDownLatch则不一样，CountDownLatch可以大于等于（一个线程内可以countDown不止一次），而CyclicBarrier只能等于，然后是第二个参数，第二个参数是barrierAction，这个参数是当屏障开放后，执行的任务线程，如果当屏障开放后需要执行什么任务，可以写在这个线程中。

主线程创建CyclicBarrier(3,barrierAction)，然后由线程开始执行，线程A，B执行完成后都调用了await，然后他们都在一个屏障前阻塞者，需要等待线程C也，执行完成，调用await之后，然后三个线程都达到屏障后，屏障开放，然后线程继续执行，并且barrierAction在屏障开放的一瞬间也开始执行。

CountDownLatch和CyclicBarrier的区别：

CountDownLatch的构造参数传入的数量一般都是大于等于线程数量的，因为他是由第三方控制的，可以扣减多次，CyclicBarrier的构造参数第一个参数传入的数量一定是等于线程的个数的，因为他是由一组线程自身控制。

	CountDownLatch	CyclicBarrier
控制	第三方控制	自身控制
传入数量	大于等于线程数量	等于线程数量
是否可复用	不可复用	可复用

Semaphore

Semaphore使用详解

Semaphore，俗称 <font color=red>信号量</font> ，作用于控制同时访问某个特定资源的线程数量，用在流量控制。

构造方法：

/**
* Creates a @code Semaphore with the given number of
* permits and nonfair fairness setting.
*
* @param permits the initial number of permits available.
*        This value may be negative, in which case releases
*        must occur before any acquires will be granted.
*/
public Semaphore(int permits) 
    sync = new NonfairSync(permits);


/**
* Creates a @code Semaphore with the given number of
* permits and the given fairness setting.
*
* @param permits the initial number of permits available.
*        This value may be negative, in which case releases
*        must occur before any acquires will be granted.
* @param fair @code true if this semaphore will guarantee
*        first-in first-out granting of permits under contention,
*        else @code false
         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
*/
public Semaphore(int permits, boolean fair) 
    sync = fair ? new FairSync(permits) : new NonfairSync(permits);

在源码中可以看到在构建Semaphore信号量的时候，需要传入许可证的数量，这个数量就是资源的最大允许的访问的线程数。

Exchanger

Exchanger，俗称交换器，用于在线程之间交换数据，但是比较受限，因为只能两个线程之间交换数据。

构造方法：

/**
* Creates a new Exchanger.
*/
public Exchanger() 
    participant = new Participant();

构造函数没有入参，只有在创建的时候指定一下需要交换的数据的泛型即可，下面看代码

代码示例：

/**
 * @description: 线程之间交换数据
 * @author: yh
 * @date: 2023/2/5
 */
public class UseExchange 
    private static final Exchanger<Set<String>> exchanger = new Exchanger<>();

    public static void main(String[] args) 

        new Thread()
            @Override
            public void run() 
                Set<String> aSet = new HashSet<>();
                aSet.add("A");
                aSet.add("B");
                aSet.add("C"); 
                try 
                    Set<String> exchange = exchanger.exchange(aSet);
                    for (String s : exchange) 
                        System.out.println("aSet："+s);
                    
                 catch (InterruptedException e) 
                    e.printStackTrace();
                
            
        .start();

        new Thread()
            @Override
            public void run() 
                Set<String> bSet = new HashSet<>();
                bSet.add("1");
                bSet.add("2");
                bSet.add("3");
                try 
                    Set<String> exchange = exchanger.exchange(bSet);
                    for (String s : exchange) 
                        System.out.println("bSet："+s);
                    
                 catch (InterruptedException e) 
                    e.printStackTrace();
                
            
        .start();

    

执行结果：

bSet：A
aSet：1
bSet：B
aSet：2
bSet：C
aSet：3

通过执行结果可以清晰的看到，两个线程中的数据发生了交换，这就是Exchanger的线程数据交换了。

以上就是JUC的4大常用并发工具类。