Java的一些并发包

Posted 2022-06-25 qsc-acstu

同步容器类

Vector和ArayList：

        ArrayList是最常用的List实现类，内部是通过数组实现的，它允许对元素进行快速随机访问。数组的缺点是每个元素之间不能有间隔，当数组大小不满足时需要增加存储能力，就要讲已经有数组的数据复制到新的存储空间中。当从ArrayList的中间位置插入或者删除元素时，需要对数组进行复制、移动、代价比较高。因此，它适合随机查找和遍历，不适合插入和删除。

        Vector与ArrayList一样，也是通过数组实现的，不同的是它支持线程的同步，即某一时刻只有一个线程能够写Vector，避免多线程同时写而引起的不一致性，但实现同步需要很高的花费，因此，访问它比访问ArrayList慢。Vector与ArrayList的扩容并不一样，Vector默认扩容是增长一倍的容量，Arraylist是增长50%的容量

注意: Vector线程安全、ArrayList

Vector.add源码：

                      ?

ArrayList.add源码：

                 ?

由此，看出，Vectory方法使用synchronized同步函数方法写的，线程同步。

HashMap和HashTable：

1.HashMap不是线程安全的 ，HastMap是一个接口 是map接口的子接口，是将键映射到值的对象，其中键和值都是对象，并且不能包含重复键，但可以包含重复值。HashMap允许null key和null value，而hashtable不允许。

2.HashTable是线程安全的一个Collection。

3.HashMap是Hashtable的轻量级实现（非线程安全的实现），他们都完成了Map接口，主要区别在于HashMap允许空（null）键值（key）,由于非线程安全，效率上可能高于Hashtable。
HashMap允许将null作为一个entry的key或者value，而Hashtable不允许。
HashMap把Hashtable的contains方法去掉了，改成containsvalue和containsKey。

注意: HashTable线程安全，HashMap线程不安全。HashTable的put方法源码中也使用synchronized同步方法实现的

synchronizedMap

      源码中使用同步代码块，将线程不安全额集合变为线程安全集合

      例： Collections.synchronizedMap(HashMap),将HashMap变成线程同步

ConcurrentHashMap

      ConcurrentMap接口下有俩个重要的实现 :

1. ConcurrentHashMap
2. ConcurrentskipListMap (支持并发排序功能。弥补ConcurrentHas hMa p)

      ConcurrentHashMap内部使用段(Segment)来表示这些不同的部分，每个段其实就是一个小的HashTable,它们有自己的锁。只要多个修改操作发生在不同的段上，它们就可以并发进行。把一个整体分成了16个段(Segment.也就是最高支持16个线程的并发修改操作。这也是在重线程场景时减小锁的粒度从而降低锁竞争的一种方案。并且代码中大多共享变量使用volatile关键字声明，目的是第一时间获取修改的内容，性能非常好。（在java8之后，摒弃了Segment的概念，改为用CAS算法）

ConcurrentHashMap方法是明显效率要由于synchronizedMap的

 

CountDownLatch

       CountDownLatch类位于java.util.concurrent包下，利用它可以实现类似计数器的功能。比如有一个任务A，它要等待其他4个任务执行完毕之后才能执行，此时就可以利用CountDownLatch来实现这种功能了。

public class Test002 

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException 
        System.out.println("等待子线程执行完毕...");
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(2);
        new Thread(new Runnable() 

            @Override
            public void run() 
                System.out.println("子线程," + Thread.currentThread().getName() + "开始执行...");
                countDownLatch.countDown();// 每次减去1
                System.out.println("子线程," + Thread.currentThread().getName() + "结束执行...");
            
        ).start();
        new Thread(new Runnable() 

            @Override
            public void run() 
                System.out.println("子线程," + Thread.currentThread().getName() + "开始执行...");
                countDownLatch.countDown();
                System.out.println("子线程," + Thread.currentThread().getName() + "结束执行...");
            
        ).start();

        countDownLatch.await();// 调用当前方法主线程阻塞  countDown结果为0, 阻塞变为运行状态
        System.out.println("两个子线程执行完毕....");
        System.out.println("继续主线程执行..");
    

 

CyclicBarrier

CyclicBarrier初始化时规定一个数目，然后计算调用了CyclicBarrier.await()进入等待的线程数。当线程数达到了这个数目时，所有进入等待状态的线程被唤醒并继续。 

 CyclicBarrier就象它名字的意思一样，可看成是个障碍， 所有的线程必须到齐后才能一起通过这个障碍。 

CyclicBarrier初始时还可带一个Runnable的参数， 此Runnable任务在CyclicBarrier的数目达到后，所有其它线程被唤醒前被执行。

class Writer extends Thread 
    private CyclicBarrier cyclicBarrier;
    public Writer(CyclicBarrier cyclicBarrier)
         this.cyclicBarrier=cyclicBarrier;
    
    @Override
    public void run() 
        System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + ",正在写入数据");
        try 
            Thread.sleep(3000);
         catch (Exception e) 
            // TODO: handle exception
        
        System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + ",写入数据成功.....");
        
        try 
            cyclicBarrier.await();
         catch (Exception e) 
        
        System.out.println("所有线程执行完毕..........");
    



public class Test001 

    public static void main(String[] args) 
        CyclicBarrier cyclicBarrier=new CyclicBarrier(5);
        for (int i = 0; i < 5; i++) 
            Writer writer = new Writer(cyclicBarrier);
            writer.start();
        
    

 

Semaphore

Semaphore是一种基于计数的信号量。它可以设定一个阈值，基于此，多个线程竞争获取许可信号，做自己的申请后归还，超过阈值后，线程申请许可信号将会被阻塞。Semaphore可以用来构建一些对象池，资源池之类的，比如数据库连接池，我们也可以创建计数为1的Semaphore，将其作为一种类似互斥锁的机制，这也叫二元信号量，表示两种互斥状态。它的用法如下：

availablePermits函数用来获取当前可用的资源数量

wc.acquire(); //申请资源

wc.release();// 释放资源

例：

        一个厕所只有3个坑位，但是有10个人来上厕所，那怎么办？假设10的人的编号分别为1-10，并且1号先到厕所，10号最后到厕所。那么1-3号来的时候必然有可用坑位，顺利如厕，4号来的时候需要看看前面3人是否有人出来了，如果有人出来，进去，否则等待。同样的道理，4-10号也需要等待正在上厕所的人出来后才能进去，并且谁先进去这得看等待的人是否有素质，是否能遵守先来先上的规则。(转)

public class SemaphoreTest 
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException 


     /*   //表示最多支持多少个资源访问，
        Semaphore semaphore=new Semaphore(3);
        //申请资源
        wc.acquire(); 
        //释放资源
        semaphore.release();*/
        Semaphore semaphore=new Semaphore(3);
     for(int i=0;i<=10;i++)
         new Prarent(semaphore, "第"+i+"个").start();
     
    


class Prarent extends Thread

   Semaphore wc;
   String name ;

    public Prarent(Semaphore wc, String name) 
        this.wc = wc;
        this.name = name;
    

    @Override
    public void run() 
        //获取到资源后，立即减一，如5-1，代替wc.acquire();
       int a= wc.availablePermits();
       if(a>0)
           System.out.println(name+"还有坑");
       else 
           System.out.println(name+"没有坑了");
       
        try 
            wc.acquire();
            System.out.println(name+"获得坑");
            Thread.sleep(new Random().nextInt(1000));
            System.out.println(name+"上完了");
         catch (InterruptedException e) 
            e.printStackTrace();
        finally 
            //释放资源
            wc.release();