java中併發常用工具類
前言:在你無聊的時候,想想比你優秀還努力的人,也許就不覺的無聊了
今天下午沒事幹把買的java併發程式設計藝術這本書拿出來看了看,看了下也記不住,還是好記性不如爛筆頭,今天講四個併發中可能會用到的工具類,分別是:
CountDownLatch
CyclicBarrier
Semaphore
Exchanger
CountDownLatch
countDownLatch允許一個或多個執行緒等待其他執行緒完成操作.比如說有三個執行緒分別是老二,老大,老爸,這三個執行緒必須是老二吃好了,老大吃,老大吃完了,老爸吃,在20年錢,農村家裡窮,一般有好吃的都是先留個最小的,然後才給其他兄弟姐妹吃,都不吃了,才由我們的父母吃,所以父母都不容易了,為了兒女,雖然是多個執行緒但是確實線性的,
我同事面試別人就問過好幾次這個問題,在java或者android中常用的有2個方式實現
第一種方式:
使用jdk中Thread自帶的函式join實現,join()用於當前執行執行緒等待join執行緒執行結束,其實實現原理是不停檢查join執行緒是否存活,如果join執行緒存活則讓當前執行緒永遠等待,其中,wait(0)表示永遠等待下去,join在jdk中的是實現方式如下:
/**
* Waits for this thread to die.
*
* <p> An invocation of this method behaves in exactly the same
* way as the invocation
*
* <blockquote>
* {@linkplain #join(long) join}{@code (0)}
* </blockquote>
*
* @throws InterruptedException
* if any thread has interrupted the current thread. The
* <i>interrupted status</i> of the current thread is
* cleared when this exception is thrown.
*/
public final void join() throws InterruptedException {
join(0);
}
直到join執行緒中止後,執行緒的this.notifyAll()方法會被呼叫,呼叫notifyAll()方法是在JVM裡實現的,現在把上面的例子用程式碼實現下:package com.thread;
public class RunnableJob {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Worker runnableJob = new Worker();
Thread t1 = new Thread(runnableJob, "老二");
Thread t2 = new Thread(runnableJob, "老大");
Thread t3 = new Thread(runnableJob, "老爸");
t1.start();
t1.join();
t2.start();
t2.join();
t3.start();
t3.join();
System.out.println("主執行緒執行完畢----");
}
}
class Worker implements Runnable{
public void run() {
Thread thread = Thread.currentThread();
try {
Thread.sleep(5000);
System.out.println(thread.getName()+"吃完了");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
log:
CountDownLatch是一個同步計數器,現在有個需求,在古代是男人先吃飯,特別是有客人在的時候,女人不能上桌,等待男人吃完,女人才能上桌吃飯,
package com.thread;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
public class CountDownLatchTest {
public static void main(String[] args) {
final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(3);
new Thread("老二"){
public void run() {
try {
Thread.sleep(3000);
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"吃完了");
countDownLatch.countDown();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
};
}.start();
new Thread("老大"){
public void run() {
try {
Thread.sleep(3000);
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"吃完了");
countDownLatch.countDown();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
};
}.start();
new Thread("老爸"){
public void run() {
try {
Thread.sleep(3000);
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"吃完了");
countDownLatch.countDown();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
};
}.start();
System.out.println("等待三個男人吃完,女人才能上桌吃飯,等....");
try {
countDownLatch.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("女人們可以上桌吃飯了");
}
}
執行結果:
你會發現CountDownLatch和join還是有區別:
相同點:都能等待一個或者多個執行緒執行完成操作,比如等待三個執行緒執行完畢後,第四個執行緒才能執行
不同點:join能讓執行緒按我們預想的的順序執行,比如執行緒1執行完了,執行緒2才能執行,執行緒2執行完,執行緒3才能執行,但是CountDownLatch就做不到.
如果檢視CountDownLatch原始碼,發現這原始碼還是很少的,沒幾行程式碼,方法也就幾個:CountDownLatch的建構函式接受一個int型別的引數作為計時器,如果你想等待N個點完成,就在這裡傳入N
當我們呼叫CountDownLatch的countDown方法時,N就會減1,CountDownLatch的await方法會阻塞當前執行緒,直到N變為零(也就是執行緒都執行完了),由於countDown方法可以用在任何地方,所以這裡說的N個點,可以是N個執行緒,也可以是1個執行緒裡的N個執行步驟。用在多執行緒時,只需把這個CountDownLatch的引用傳遞到執行緒中即可,
當然阻塞還有一個過載的方法就是await(long timeout, TimeUnit unit) 阻塞的時間,超過這個時間就不等待了.
注意點:
計時器必須大於等於0,只是等於0的時候,計時器就是0,呼叫await()方法時,不會阻塞當前執行緒,CountDownLatch不可能重新初始化或者修改CountDownLatch物件的內部 計數器的值,不可逆性.
Semaphore
semaphore(訊號量)是用來控制同時訪問特定資源的執行緒數量,它通過協調各個執行緒,以保證合理的使用公共資源.這個跟佇列有點像,畫圖理解更直觀,
程式碼:
package com.thread;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;
public class SemaphoreDemo {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
final Semaphore semaphore = new Semaphore(2);
final int count = 5;
for (int i = 0; i < count; i++) {
Runnable runnable = new Runnable() {
public void run() {
try {
semaphore.acquire();
System.out.println("執行緒:" + Thread.currentThread().getName()+"開始下載");
Thread.sleep(5000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
System.out.println("執行緒:" + Thread.currentThread().getName() + "下載完畢");
semaphore.release();
}
}
};
service.execute(runnable);//放線上程池中去維護
}
service.shutdown();
}
}
執行結果:
發現我們併發下載的數量是隻允許2個執行緒,當訪問匯流排程大於2時,其他執行緒就要等待,Semaphore類常用的方法:
acquire():獲取一個許可證,
release():釋放許可證,這時候有多餘的執行緒就加入到執行緒池中
tryAcquire():嘗試獲取許可證
intavailblePermits():返回此訊號量當前可用的許可證數
intgetQueueLength():返回正在等待獲取許可證的執行緒數
hasQueuedThreads():是否有執行緒正在等待獲取許可證
reducePermits(int reduction):減少reduction個許可證,
getQueueThreads():返回所有等待獲取許可證的執行緒集合
Semaphore類的建構函式中傳入的數,表示同時併發訪問控制在多少個執行緒.
Exchanger
exchanger是一個用於執行緒間協作的工具類,Exchanger用於進行執行緒間的資料交換,它提供一個同步點,在這個同步點,二個執行緒可以交換彼此的資料.在這二個執行緒通過exchange方法交換資料,如果第一個執行緒先執行exchange()方法,它會一直等待第二個執行緒也執行exchange方法,當二個執行緒都達到同步點時,這二個執行緒就可以交換資料,將本執行緒生產出來的資料傳遞給對方.
打個比方吧,發現我們那農村結婚是需要30,40萬,這對一般的家庭確實是一個很大的錢,因為農村沒讀書的孩子多是 21~23之間就要討老婆了,這麼年輕自己打工賺到30萬還是很少很少的,哪女孩一般會說等你賺到了30萬馬上給你結婚,於是只好苦逼的年復一年的工作,每個月把打工的錢給女孩,到了30萬馬上通知男方說可以結婚了,
現在用程式碼實現下:
package com.thread;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.Exchanger;
public class ExchangerDemo {
public static void main(String[] args) {
Exchanger<Integer> exchanger = new Exchanger<>();
new Girl(exchanger).start();
new Man(exchanger).start();
}
}
/**
* 男人
* @author admin
*/
class Man extends Thread {
Exchanger<Integer> exchanger = null;
public Man(Exchanger<Integer> exchanger) {
super();
this.exchanger = exchanger;
}
@Override
public void run() {
Random rand = new Random();
int money = 0;
for(int i=0;i<4;i++){
money+=100000;//年薪在10萬以內
try {
exchanger.exchange(money);//存錢
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
/**
* 女人
*/
class Girl extends Thread {
Exchanger<Integer> exchanger = null;
int money = 0;
public Girl(Exchanger<Integer> exchanger) {
super();
this.exchanger = exchanger;
}
@Override
public void run() {
for(int i=0;i<4;i++){
try {
money = exchanger.exchange(money) ;
System.out.println(money>300000?"親愛的"+money+"萬我們可以結婚了":money+"塊這麼少,"+"臭屌絲活該單身,還不去賺錢娶老婆");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
執行結果:
Exchanger主要用於二個執行緒之間交換資料,注意,只能是2個執行緒,如果有一個執行緒沒執行exchange()方法,則會一直等待,執行緒就處於阻塞狀態了!如果怕一直等待,可以設定時間:exchange()有一個過載的方法.
exchange(V x, long timeout, TimeUnit unit)
CyclicBarrier
CyclicBarrierr如果你在翻譯的話是關卡,柵欄的意思,也就是被卡住在哪裡,還可以把這個詞扯開成cyclic和barrier,cyclic是迴圈的意思,barrier是障礙的意思,從字面意思連起來讀就是可迴圈的障礙,翻譯成java語言就是當有幾個執行緒同時去訪問,要阻塞,直到最後一個執行緒達到屏障時,程式才會繼續執行,
CyclicBarrier使用也很簡單,首先它有2個建構函式:
public CyclicBarrier(int parties):parties一個int型別引數,表示屏障攔截的執行緒數量,
public CyclicBarrier(int parties,Runnable barrierAction),意思是線上程到達屏障時,優先執行barrierAction執行緒.
打個比方吧,你們主管帶領小明,小王經過2個月的日夜工作,完成了一個重要的專案,領導準備獎勵你們專案組一些錢,讓你們出去玩,主管,小明,小王呢?經過思考,去xxx天上人間玩下吧,他們約好在萬達商場見面,車子已經提前安排好了,所以只有三個人都到了,才上車.
來個圖片賞析下:
程式碼如下:
package thread;
import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
class Employee implements Runnable {
private String name;
private CyclicBarrier barrier;
public Employee(String name, final CyclicBarrier barrier) {
this.name = name;
this.barrier = barrier;
}
public void run() {
try {
System.out.println(name+"已經到達萬達商場等待");
barrier.await(); //等待最後一個執行緒到達(底層會去判斷)
} catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(name+"上車");
}
}
public class TestCyclicBarrier {
public static void main(String[] args) {
int num = 3;
String[] strs = {"主管","小明","小王"};
CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(num);
for (int i = 0; i <num; i++) {
new Thread(new Employee(strs[i], barrier)).start();
}
}
}
執行結果:
假如在中途經理打電話來說也想去,那麼三個人在等,但是到最後經理突然有急事,電話也沒電了,沒通知這三個哥們,那麼這三個哥們也出去了,因為沒有第四個執行緒去執行await()方法,那麼之前的執行緒達到屏障時都不會往下執行了,也就是各自上車的行為不會執行,那還怎麼去天上人間.
CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(num+1);
只要把這個建構函式傳入的引數+1
執行結果:
這就是這三個人被經理放了鴿子了,一直等待,等到天荒地老也到不了天上人間!直到天上人間被查了,呵呵.
CyclicBarrier有2個建構函式,第二個建構函式第二個引數傳遞的一個Runnable,意思這個執行緒先執行
現在有個生活場景,就是聚餐,一般聚餐之前領導都要先說幾句然後才能開始吃,
程式碼如下:
package thread;
import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
public class TestCyclicBarrierDemo {
public static void main(String[] args) {
int num = 5;
CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(num,new Leader());
for (int i = 0; i <num; i++) {
new Thread(new Employee( barrier)).start();
}
}
}
class Leader implements Runnable{
@Override
public void run() {
System.out.println("吃飯前我先說幾句");
try {
Thread.sleep(5000);//說了半個小時 比如吧
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
class Employee implements Runnable {
private CyclicBarrier barrier;
public Employee(final CyclicBarrier barrier) {
this.barrier = barrier;
}
public void run() {
try {
System.out.println("都在等領導說完話準備吃");
barrier.await();
} catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("說了30分鐘準備用筷子開始吃了");
}
}
執行結果:
現在講下CyclicBarrier和CountDownLatch的區別:
CountDownLatch的計數器只能使用一次,而CyclicBarrier的計數器可以使用reset()方法重置,所以CyclicBarrier能處理的業務場景相對CountDownLatch更多,