尚硅谷JUC高并发编程学习笔记Callable，FutureTask，JUC辅助类

Posted 2022-10-26 exodus3

一、Callable接口

创建线程的多种方式：

继承Thread类
实现Runnable接口
Callable接口
线程池

目前学习了有两种创建线程的方法，一种是通过创建 Thread 类，另一种是通过使用 Runnable 创建线程，但是，Runnable 缺少的一项功能是，当线程终止时（即 run（）完成时），我们无法使线程返回结果。为了支持此功能，Java 中提供了 Callable 接口

比较Runnable接口和Callable接口

• Callable中的call()计算结果，如果无法计算结果，会抛出异常
• Runnable中的run()使用实现接口Runnable的对象创建一个线程时，启动该线程将导致在独立执行的线程中调用该对象的run方法
• 总的来说：run()没有返回值，不会抛出异常。而call()有返回值，会抛出异常

两个接口代码

//实现Runnable接口
class MyThread1 implements Runnable 
    @Override
    public void run() 

    


//实现Callable接口
class MyThread2 implements Callable 

    @Override
    public Integer call() throws Exception 
        return 200;
    

具体在主函数中，通过Thread线程创建接口
只有这个可以new Thread(new MyThread1(),"AA").start();
这个不可以new Thread(new MyThread2(),"BB").start();
因为Thread的构造函数中没有Callable接口的参数设置
直接替换不可以，只能用下面这种线程创建方法
（找一个类，即和Runnable接口有关系，又和Callable接口有关系）

发现Runnable接口有实现类FutureTask（中间对象）
FutureTask的构造函数有Callable参数，通过FutureTask创建线程对象。

二、FutureTask

FutureTask的构造方法有

• FutureTask(Callable<> callable) 创建一个FutureTask，一旦运行就执行给定的Callable
• FutureTask(Runnable runnable,V result)创建一个FutureTask，一旦运行就执行给定的Runnable那边了，并安排成功完成时get返回给定的结果

其他常用的代码：
get()获取结果
isDone()判断是否计算结束

FutureTask 具体实现方法可以有两种方式（此处用的泛型参数）
第一种是

//实现Callable接口
class MyThread2 implements Callable 

    @Override
    public Integer call() throws Exception 
        return 200;
    


FutureTask<Integer> futureTask1 = new FutureTask<>(new MyThread2());

第二种是

//lambda表达式
FutureTask<Integer> futureTask2 = new FutureTask<>(()->
    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" come in callable");
    return 1024;
);

创建线程new Thread(futureTask2,"lucy").start();
获取结果System.out.println(futureTask2.get());

所谓的FutureTask是在不影响主任务的同时，开启单线程完成某个特别的任务，之后主线程续上单线程的结果即可（该单线程汇总给主线程只需要一次即可）。
如果之后主线程再开启该单线程，可以直接获得结果，因为之前已经执行过一次了。

具体完整代码案例

//比较两个接口
//实现Runnable接口
class MyThread1 implements Runnable 
    @Override
    public void run() 

    


//实现Callable接口
class MyThread2 implements Callable 

    @Override
    public Integer call() throws Exception 
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" come in callable");
        return 200;
    


public class Demo1 
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException 
        //Runnable接口创建线程
        new Thread(new MyThread1(),"AA").start();

        //Callable接口,报错
       // new Thread(new MyThread2(),"BB").start();

        //FutureTask
        FutureTask<Integer> futureTask1 = new FutureTask<>(new MyThread2());

        //lam表达式
        FutureTask<Integer> futureTask2 = new FutureTask<>(()->
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" come in callable");
            return 1024;
        );

        //创建一个线程
        new Thread(futureTask2,"lucy").start();
        new Thread(futureTask1,"mary").start();

//        while(!futureTask2.isDone()) 
//            System.out.println("wait.....");
//        
        //调用FutureTask的get方法
        System.out.println(futureTask2.get());

        System.out.println(futureTask1.get());

        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" come over");
       

执行结果

lucy come in callable
mary come in callable
1024
200
main come over

三、JUC强大辅助类

该辅助类主要讲述三个
分别为：
减少计数CountDownLatch
循环栅栏CyclicBarrier
信号灯Semaphore

1、CountDownLatch

该类的构造方法为
CountDownLatch(int count)构造一个用给定计数初始化CountDownLatch

两个常用的主要方法
await() 使当前线程在锁存器倒计数至零之前一直在等待，除非线程被中断。
countDown()递减锁存器的计数，如果计数达到零，将释放所有等待的线程。

CountDownLatch 类可以设置一个计数器，然后通过 countDown 方法来进行减 1 的操作，使用 await 方法等待计数器不大于 0，然后继续执行 await 方法之后的语句 。
具体步骤可以演化为定义一个类，减1操作，并等待到0，为0执行结果

通过具体的案例进行加深代码理解
6个同学陆续离开教室之后，班长才能锁门
如果不加 CountDownLatch类，会出现线程混乱执行，同学还未离开教室班长就已经锁门了。

public class CountDownLatchDemo 
    //6个同学陆续离开教室之后，班长锁门
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException 
        
        //6个同学陆续离开教室之后
        for (int i = 1; i <=6; i++) 
            new Thread(()->
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 号同学离开了教室");

            ,String.valueOf(i)).start();
        

        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 班长锁门走人了");
    

执行结果

1 号同学离开了教室
5 号同学离开了教室
4 号同学离开了教室
2 号同学离开了教室
main 班长锁门走人了
3 号同学离开了教室
6 号同学离开了教室

具体正确的案例代码

//演示 CountDownLatch
public class CountDownLatchDemo 
    //6个同学陆续离开教室之后，班长锁门
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException 

        //创建CountDownLatch对象，设置初始值
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(6);

        //6个同学陆续离开教室之后
        for (int i = 1; i <=6; i++) 
            new Thread(()->
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 号同学离开了教室");

                //计数  -1
                countDownLatch.countDown();

            ,String.valueOf(i)).start();
        

        //等待
        countDownLatch.await();

        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 班长锁门走人了");
    

1 号同学离开了教室
5 号同学离开了教室
4 号同学离开了教室
3 号同学离开了教室
2 号同学离开了教室
6 号同学离开了教室
main 班长锁门走人了

2、CyclicBarrier

该类是一个同步辅助类，允许一组线程互相等到，直到到达某个公共屏障点，在设计一组固定大小的线程的程序中，这些线程必须互相等待，这个类很有用，因为barrier在释放等待线程后可以重用，所以称为循环barrier。

常用的构造方法有：
CyclicBarrier(int parties，Runnable barrierAction)创建一个新的CyclicBarrier，它将在给定数量的参与者（线程）处于等待状态时启动，并在启动barrier时执行给定的屏障操作，该操作由最后一个进入barrier的线程操作。

常用的方法有：
await()在所有的参与者都已经在此barrier上调用await方法之前一直等待。

通过具体案例
集齐7颗龙珠就可以召唤神龙
完整代码

//集齐7颗龙珠就可以召唤神龙
public class CyclicBarrierDemo 

    //创建固定值
    private static final int NUMBER = 7;

    public static void main(String[] args) 
        //创建CyclicBarrier
        CyclicBarrier cyclicBarrier =
                new CyclicBarrier(NUMBER,()->
                    System.out.println("*****集齐7颗龙珠就可以召唤神龙");
                );

        //集齐七颗龙珠过程
        for (int i = 1; i <=7; i++) 
            new Thread(()->
                try 
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 星龙被收集到了");
                    //等待
                    cyclicBarrier.await();
                 catch (Exception e) 
                    e.printStackTrace();
                
            ,String.valueOf(i)).start();
        
    

执行结果

1 星龙被收集到了
6 星龙被收集到了
4 星龙被收集到了
5 星龙被收集到了
2 星龙被收集到了
7 星龙被收集到了
3 星龙被收集到了
*****集齐7颗龙珠就可以召唤神龙

总结：
CyclicBarrier 的构造方法第一个参数是目标障碍数，每次执行。CyclicBarrier 一次障碍数会加一，如果达到了目标障碍数，才会执行。cyclicBarrier.await()之后的语句。可以将 CyclicBarrier 理解为加 1 操作。

3、Semaphore

一个计数信号量，从概念上将，信号量维护了一个许可集，如有必要，在许可可用前会阻塞每一个acquire()，然后在获取该许可。每个release()添加一个许可，从而可能释放一个正在阻塞的获取者。但是，不使用实际的许可对象，Semaphore只对可用许可的号码进行计数，并采取相应的行动。

具体常用的构造方法有：
Semaphore(int permits)创建具有给定的许可数和非公平的公平设置的Semapore。

具体常用的方法有：
acquire()从此信号量获取一个许可，在提供一个许可前一直将线程阻塞，否则线程被中断 release()释放一个许可，将其返回给信号量。

设置许可数量Semaphore semaphore = new Semaphore(3);
一般acquire(）都会抛出异常，release在finally中执行

通过具体案例
6辆汽车，停3个车位
完整代码：

//6辆汽车，停3个车位
public class SemaphoreDemo 
    public static void main(String[] args) 
        //创建Semaphore，设置许可数量
        Semaphore semaphore = new Semaphore(3);

        //模拟6辆汽车
        for (int i = 1; i <=6; i++) 
            new Thread(()->
                try 
                    //抢占
                    semaphore.acquire();

                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 抢到了车位");

                    //设置随机停车时间
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(new Random().nextInt(5));

                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" ------离开了车位");
                 catch (InterruptedException e) 
                    e.printStackTrace();
                 finally 
                    //释放
                    semaphore.release();
                
            ,String.valueOf(i)).start();
        
    

执行结果：

1 抢到了车位
3 抢到了车位
2 抢到了车位
3 ------离开了车位
4 抢到了车位
1 ------离开了车位
5 抢到了车位
5 ------离开了车位
6 抢到了车位
2 ------离开了车位
6 ------离开了车位
4 ------离开了车位