并发工具类

并发工具类

一、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。

　　CountDownLatch是一个同步计数器，初始化的时候传入需要计数的线程等待数，可以是需要等待执行完成的线程数，或者大于；

　　作用：用来协调多个线程之间的同步，或者说起到线程之间的通信（而不是用作互斥的作用）。是一组线程等待其他的线程完成工作以后在执行，相当于加强版join；

　　await()：阻塞当前线程，等待其他线程执行完成，直达计数器计数值减到0；

　　countDown()：负责计算器的减一；

　　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。

package com.zn.CountDownLatch;

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

public class CountDownLatchTest {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        System.out.println("等待子线程执行完毕...");
        final 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..");
    }
}

控制台效果：

　　

二、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， 是多线程中一个重要的类，主要用于线程内部之间的线程的相互等待问题，初始化的时候传入需要等待的线程数；

　　作用：让一组线程达到某一个屏障被阻塞，一直到组内最后一个线程达到屏障时，屏障开放，所有被阻塞的线程才会继续运行；

　　CyclicBarrier(int parties)：初始化定义需要等待的线程数parties；

　　CyclicBarrier(int parties，Runnable barrierAction)：当屏障开放的时候，线程barrierAction的任务会执行；

　　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。

package com.zn.containerTest;

import java.util.concurrent.CyclicBarrier;

public class CyclicBarrierTest extends Thread{

    private CyclicBarrier cyclicBarrier;

    public CyclicBarrierTest(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..........");
    }

}

class Test1 {

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

控制台效果：

　　

CountDownLatch和CyclicBarrier的区别：

　　1.CountDownLatch放行由第三者控制，CyclicBarrier放行由一组线程本身控制；

　　2.CountDownLatch放行条件>=线程数，CyclicBarrier放行条件=线程数；

　　3.CountDownLatch会阻塞主线程，CyclicBarrier不会阻塞主线程，只会阻塞子线程；

　　4.CountDownLatch的计数器只能使用一次，而CyclicBarrier的计数器可以使用reset()方法重置，所以CyclicBarrier能处理更为复杂的业务场景，比如如果计算发生错误，可以重置计数器，并让我们重新执行一次；

三、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

　　作用：Semaphore管理一系列许可证。每个acquire方法阻塞，直到有一个许可证可以获得然后拿走一个许可证；每个release方法增加一个许可证，这可能会释放一个阻塞的acquire方法。然而，其实并没有实际的许可证这个对象，Semaphore只是维持一个可获得许可证的数量，主要控制同时访问某个特定资源的线程数量，多用在流量控制；

　　注意：其他Semaphore的底层显示就是基于AQS的共享锁实现的

　　如果一个线程要访问共享资源，必须先获得信号量，如果信号量的计数器值大于1，意味着有共享资源可以访问，则使其计数器值减去1，在访问共享资源。如果计数器值为0，线程进入休眠。当某个线程使用完共享资源后，释放信号量，并将信号量内部的计数器加1，之间进入休眠的线程将被唤醒并再次试图获取信号量；

package com.zn.containerTest;

import java.util.concurrent.Semaphore;

public class SemaphoreTest {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个计数阈值为5的信号量对象
        // 只能5个线程同时访问
        Semaphore semp = new Semaphore(5);

        try {
            // 申请许可
            semp.acquire();
            try {
                // 业务逻辑
            } catch (Exception e) {

            } finally {
                // 释放许可
                semp.release();
            }
        } catch (InterruptedException e) {

        }
    }
}

代码测试：

　　Parent类：

package com.zn.containerTest;

import java.util.Random;
import java.util.concurrent.Semaphore;

public class Parent implements Runnable {

    private String name;
    private Semaphore wc;

    public Parent(String name,Semaphore wc){
        this.name=name;
        this.wc=wc;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            // 剩下的资源(剩下的茅坑)
            int availablePermits = wc.availablePermits();
            if (availablePermits > 0) {
                System.out.println(name+"天助我也,终于有茅坑了...");
            } else {
                System.out.println(name+"怎么没有茅坑了...");
            }
            //申请茅坑 如果资源达到3次，就等待
            wc.acquire();
            System.out.println(name+"终于轮我上厕所了..爽啊");
            Thread.sleep(new Random().nextInt(1000)); // 模拟上厕所时间。
            System.out.println(name+"厕所上完了...");
            wc.release();

        } catch (Exception e) {

        }
    }
}

　　TestSemaphore1类：

package com.zn.containerTest;

import java.util.concurrent.Semaphore;

public class TestSemaphore1 {
    public static void main(String[] args) {
        // 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。
        Semaphore semaphore = new Semaphore(3);
        for (int i = 1; i <=10; i++) {
            Parent parent = new Parent("第"+i+"个人,",semaphore);
            new Thread(parent).start();
        }
    }
}

控制台效果：

　　 

四、Exchanger

　　Exchanger类似于一个交换器，可以对元素进行配对和交换的线程的同步点，用于两个线程间的数据交换，线程数量必须为偶数；

　　具体来说，Exchanger类允许在两个线程之间定义同步点。当两个线程都到达同步点时，它们交换数据结构，因此第一个线程的数据结构进行第二个线程中，第二个线程的数据结构进入到第一个线程中；

　　就像两个线程各个交换自己的数据；

package com.zn.ConcurrentUtility;

import java.util.concurrent.Exchanger;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.TimeoutException;

public class ExchangerTest {
    private static String str1="资源1";
    private static String str2="资源2";
    //构建资源交换对象
    private static Exchanger<String> stringExchanger=new Exchanger<>();
    public static void main(String[] args) {
        //第一个线程
        new Thread(()->{
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"初始占用资源："+str1);
            //资源交换，将资源交给其他线程和获取到其他线程交换过来的资源
            try {
                String newStr = stringExchanger.exchange(str1);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"交换资源："+newStr);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }).start();

        //第二个线程
        new Thread(()->{
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"初始占用资源："+str2);
            //资源交换，将资源交给其他线程和获取到其他线程交换过来的资源
            try {
                String newStr = stringExchanger.exchange(str2);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"交换资源："+newStr);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }).start();
    }
}

控制台效果：