JUC 中 4 个常用的并发工具类

Posted 2022-01-17 江湖之下

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东西。

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

CountDownLatch是我目前使用比较多的类，CountDownLatch初始化时会给定一个计数，然后每次调用countDown() 计数减1，

当计数未到达0之前调用await() 方法会阻塞直到计数减到0；

使用场景：多用于划分任务由多个线程执行，例如：最近写个豆瓣爬虫，需要爬取每个电影的前五页短评，可以划分成五个线程来处理数据。通过latch.await()保证全部完成再返回。

    public void latch() throws InterruptedException 
        int count= 5;
        CountDownLatch latch = new CountDownLatch(count);
        for (int x=0;x<count;x++)
            new Worker(x*20,latch).start();
        
        latch.await();
        System.out.println("全部执行完毕");
    
    
    class Worker extends Thread
        Integer start;
        CountDownLatch latch;
        public Worker(Integer start,CountDownLatch latch)
            this.start=start;
            this.latch=latch;
                @Override
        public void run() 
            System.out.println(start+" 已执行");
            latch.countDown();
        
    

输出如下：

20 已执行
0 已执行
40 已执行
60 已执行
80 已执行
全部执行完毕

CyclicBarrier

它允许一组线程互相等待，直到到达某个公共屏障点 (common barrier point)也就是阻塞在调用cyclicBarrier.await()的地方。

看上去CyclicBarrier 跟CountDownLatch 功能上类似，java培训在官方doc上CountDownLatch的描述上就说明了，CountDownLatch 的计数无法被重置，

如果需要重置计数，请考虑使用CyclicBarrier。

CyclicBarrier初始时还可添加一个Runnable的参数， 此Runnable在CyclicBarrier的数目达到后，所有其它线程被唤醒前被最后一个进入 CyclicBarrier 的线程执行

使用场景：类似CyclicBarrier，但是 CyclicBarrier提供了几个countdownlatch 没有的方法以应付更复杂的场景，例如：

getNumberWaiting() 获取阻塞线程数量，

isBroken() 用来知道阻塞的线程是否被中断等方法。

reset() 将屏障重置为其初始状态。如果所有参与者目前都在屏障处等待，则它们将返回，同时抛出一个 BrokenBarrierException。

    public void latch() throws InterruptedException 
        int count = 5;
        CyclicBarrier cb = new CyclicBarrier(count, new Runnable() 
            @Override
            public void run() 
                System.out.println("全部执行完毕");
            
        );
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(count);
        while (true)
            for (int x=0;x<count;x++)
                executorService.execute(new Worker(x,cb));
            
        
        
    
    class Worker extends Thread 
        Integer start;
        CyclicBarrier cyclicBarrier;        public Worker(Integer start, CyclicBarrier cyclicBarrier) 
            this.start = start;
            this.cyclicBarrier = cyclicBarrier;
                @Override
        public void run() 
            System.out.println(start + " 已执行");
            try 
                cyclicBarrier.await();
             catch (InterruptedException e) 
                e.printStackTrace();
             catch (BrokenBarrierException e) 
                e.printStackTrace();
            
        
    

输出如下：

0 已执行
3 已执行
4 已执行
2 已执行
1 已执行
全部执行完毕
0 已执行
1 已执行
2 已执行
3 已执行
4 已执行
全部执行完毕

Semaphore

Semaphore 信号量维护了一个许可集,每次使用时执行acquire()从Semaphore获取许可，如果没有则会阻塞，每次使用完执行release()释放许可。北京java培训

使用场景：Semaphore对用于对资源的控制，比如数据连接有限，使用Semaphore限制访问数据库的线程数。

    public void latch() throws InterruptedException, IOException 
        int count = 5;
        Semaphore semaphore = new Semaphore(1);
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(count);
            for (int x=0;x<count;x++)
                executorService.execute(new Worker(x,semaphore));
            
        System.in.read();
        
    
    class Worker extends Thread 
        Integer start;
        Semaphore semaphore;        public Worker(Integer start, Semaphore semaphore) 
            this.start = start;
            this.semaphore = semaphore;
                @Override
        public void run() throws IllegalArgumentException 
            try 
                System.out.println(start + " 准备执行");
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                semaphore.acquire();
                System.out.println(start + " 已经执行");
                semaphore.release();
                System.out.println(start + " 已经释放");
             catch (InterruptedException e) 
                e.printStackTrace();
                    
    

输出如下：

0 准备执行
2 准备执行
1 准备执行
3 准备执行
4 准备执行
2 已经执行
2 已经释放
4 已经执行
4 已经释放
1 已经执行
1 已经释放
0 已经执行
0 已经释放
3 已经执行
3 已经释放

Exchanger

Exchanger 用于两个线程间的数据交换，它提供一个同步点，在这个同步点两个线程可以交换彼此的数据。

使用场景：两个线程相互等待处理结果并进行数据传递。

    public void latch() throws InterruptedException, IOException 
        int count = 5;
        Exchanger<String> exchanger = new Exchanger<>();
        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(count);
            for (int x=0;x<count;x++)
                executorService.execute(new Worker(x,exchanger));
            
        System.in.read();
        
    
    class Worker extends Thread 
        Integer start;
        Exchanger<String>  exchanger;        public Worker(Integer start, Exchanger<String> exchanger) 
            this.start = start;
            this.exchanger = exchanger;
                @Override
        public void run() throws IllegalArgumentException 
            try 
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 准备执行");
                TimeUnit.SECONDS.sleep(start);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 等待交换");
                String value = exchanger.exchange(Thread.currentThread().getName());
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 交换得到数据为："+value);
             catch (InterruptedException e) 
                e.printStackTrace();
                    
    

输出如下：

pool-1-thread-1 准备执行
pool-1-thread-1 等待交换
pool-1-thread-3 准备执行
pool-1-thread-2 准备执行
pool-1-thread-5 准备执行
pool-1-thread-4 准备执行
pool-1-thread-2 等待交换
pool-1-thread-1 交换得到数据为：pool-1-thread-2
pool-1-thread-2 交换得到数据为：pool-1-thread-1
pool-1-thread-3 等待交换
pool-1-thread-4 等待交换
pool-1-thread-4 交换得到数据为：pool-1-thread-3
pool-1-thread-3 交换得到数据为：pool-1-thread-4
pool-1-thread-5 等待交换

Exchanger必须成对出现，否则会像上面代码执行结果那样，pool-1-thread-5一直阻塞等待与其交换数据的线程，为了避免这一现象，可以使用exchange(V x, long timeout, TimeUnit unit)设置最大等待时长。