Java並發編程之常用的輔助類詳解

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1.CountDownLatch

 1.2.示例：班長鎖門問題

問題描述：假如有7個同學晚上上自習，鑰匙在班長手上，並且要負責鎖門。班長必須要等所有人都走光瞭，班長才能關燈鎖門。這6個同學的順序是無序的，不知道它們是何時離開。6個同學各上各的自習，中間沒有交互。假如說6個學生是普通線程，班長是主線程，如何讓主線程要等一堆線程運行完瞭，主線程才能運行完成呢。

public class CountDownLatchDemo {
	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		for(int i=1;i<=6;i++){
			new Thread(()->{
				System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t離開教室");
			},String.valueOf(i)).start();
		}
		System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t班長關門走人");
	}
}

運行結果截圖

在這裡插入圖片描述

最後還有三個人被鎖在教師瞭，這樣可能會發生事故，所以肯定不行的。

我們要想實現這樣的效果，就是等其它線程全部走完瞭，主線程才能運行。就需要借助JUC中的CountDownLatch類

1.2.CountDownLatch類簡介：

1.2.1 CountDownLatch概念

CountDownLatch是一個同步工具類，用來協調多個線程之間的同步，或者說起到線程之間的通信（而不是用作互斥的作用）。

CountDownLatch能夠使一個線程在等待另外一些線程完成各自工作之後，再繼續執行。使用一個計數器進行實現。計數器初始值為線程的數量。當每一個線程完成自己任務後，計數器的值就會減一。當計數器的值為0時，表示所有的線程都已經完成一些任務，然後在CountDownLatch上等待的線程就可以恢復執行接下來的任務。

CountDownLatch說明:count計數，down倒計算，Latch開始

1.2.3 CountDownLatch的用法

某一線程在開始運行前等待n個線程執行完畢。將CountDownLatch的計數器初始化為new CountDownLatch(n)，每當一個任務線程執行完畢，就將計數器減1 countdownLatch.countDown()，當計數器的值變為0時，在CountDownLatch上await()的線程就會被喚醒。一個典型應用場景就是啟動一個服務時，主線程需要等待多個組件加載完畢，之後再繼續執行。

CountDownLatch底層構造函數源代碼

public CountDownLatch(int count) {
 if (count < 0) throw new IllegalArgumentException("count < 0");
 this.sync = new Sync(count);
 }

1.3.CountDownLatch案例：

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		//6個同學正在上自習，每個人就有一個1計數器，走1個數字減1，main線程啟動，必須要等計時器從6變成0，才能開始。
		CountDownLatch countDownLatch=new CountDownLatch(6);
		for(int i=1;i<=6;i++){
			new Thread(()->{
				System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t離開教室");
				countDownLatch.countDown();		//計算減少一個
			},String.valueOf(i)).start();
		}
		countDownLatch.await();	//班長前面需要被阻塞
		System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t班長關門走人");
	}

運行結果截圖

在這裡插入圖片描述

這裡每個人何時走並不知道， 但是可以保證每次都是班長最後一個走。

1.4.原理總結

CountDownLatch主要有兩個方法，當一個或多個線程調用await方法時，這些線程會被阻塞。

其它線程調用countDown方法將會使計數器減1（調用countDown方法的線程不會阻塞）

當計數器的值變為0時，因await方法阻塞的線程會被喚醒，繼續執行。

2.CyclicBarrier

2.1.CyclicBarrier簡介

cyclic循環，barrier屏障。

從字面上的意思可以知道，這個類的中文意思是“循環柵欄”。大概的意思就是一個可循環利用的屏障。

它的作用就是會讓所有線程都等待完成後才會繼續下一步行動。

上面班長關門的例子是做倒計時，這裡是反過來，做加法，數到多少就開始。

比如人到齊瞭，再開會。，舉個例子，就像生活中我們會約同事一起去開會，有些同事可能會早到，有些同事可能會晚到，但是這個會議規定必須等到所有人到齊之後才會讓我們正式開會。這裡的同事們就是各個線程，會議就是 CyclicBarrier。

構造方法

public CyclicBarrier(int parties)
public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)

解析：

parties 是參與線程的個數

第二個構造方法有一個 Runnable 參數，這個參數的意思是最後一個到達線程要做的任務

我們通常用第二個構造函數。

2.2.案例：集齊7顆龍珠召喚神龍

public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		CyclicBarrier cyclicBarrier=new CyclicBarrier(7,()->{System.out.println("召喚神龍");});
		for(int i=1;i<=7;i++){
			final int tempInt=i;
			new Thread(()->{
				System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t收集到第"+tempInt+"顆龍珠");
				try {
					//某個線程收集到瞭龍珠隻能先等著，等龍珠收齊瞭才能召喚神龍
					cyclicBarrier.await();
				} catch (Exception e) {
					// TODO Auto-generated catch block
					e.printStackTrace();
				}
			},String.valueOf(i)).start();;
		}
	}

截圖

在這裡插入圖片描述

3.Semophore

 3.1.Semophore簡介

前面討論的問題都是多對一的問題，我們現在可以討論多對多的問題瞭。

假設有7個兄弟開車上班，而現在隻有4個車位。7部車並列開進4個車位，每個車停瞭多長時間未知，資源被占用完瞭。假設有一個車隻停瞭2s,那麼它走瞭，外面的車又可以進來瞭。走一個進一個，最後全部都可以進去。而semophore就是控制多線程的並發策略。

簡單理解來說，Semaphore：信號量主要用於兩個目的：一個是用於多個共享資源的互斥使用；另一個用於並發線程數量的控制。

Semaphore類有兩個重要方法

1、semaphore.acquire();
請求一個信號量，這時候信號量個數-1，當減少到0的時候，下一次acquire不會再執行，隻有當執行一個release()的時候，信號量不為0的時候才可以繼續執行acquire

2、semaphore.release();
釋放一個信號量，這時候信號量個數+1，

3.2.搶車位問題

public static void main(String[] args) {
		//模擬6部車搶3個空車位
		Semaphore semaphore=new Semaphore(3);//模擬資源類，有3個空車位
		for(int i=1;i<=6;i++){
			new Thread(()->{
				try {
					//誰先搶到瞭，誰就占一個車位，並且要把semaphore中的資源數減1
					semaphore.acquire();
					System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t搶占到瞭車位");
					TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
					System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t離開瞭車位");
					
				} catch (Exception e) {
					// TODO Auto-generated catch block
					e.printStackTrace();
				}finally{
					//釋放車位
					semaphore.release();
				}
				
			},String.valueOf(i)).start();
		}
	}

運行結果截圖：

在這裡插入圖片描述

3.3.原理總結

在信號量上我們定義兩種操作：

acquire(獲取)當一個線程調用acquire操作時，它要麼通過成功獲取信號量（信號量減1），要麼一直等待下去，直到有線程釋放信號量，或超時。

release(釋放)實際上會將信號量的值加1，然後喚醒等待的線程。

信號量主要用於兩個目的：一個是用於多個共享資源的互斥使用；另一個用於並發線程數量的控制

如果把資源數從3變成1瞭，此時就等價於synchronized。

總結

到此這篇關於Java並發編程之常用的輔助類的文章就介紹到這瞭,更多相關Java並發編程常用輔助類內容請搜索WalkonNet以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大傢以後多多支持WalkonNet！

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