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  • 【漫画】JAVA并发编程之并发模拟工具

    原创声明:本文来源于公众号【胖滚猪学编程】,转载请注明出处。

    上一节【漫画】JAVA并发编程三大Bug源头(可见性、原子性、有序性)我们聊了聊并发编程的三个bug源头,这还没开始进入并发世界,胖滚猪就遇到了难题。。

    这个难题是所有初学者都会有的疑惑:没法复现那些理论知识告诉我们的bug。但是实际操练很重要,那么在本地开发环境,到底应该怎样模拟并发呢?

    _1

    模拟并发工具大全

    在本地模拟并发环境的方法有挺多的,比较热门的有以下几种,包括工具和代码:

    1、Postman:Http请求模拟工具,可以设置发起N个请求(但不推荐,并不专业)

    2、Apache Bench(AB):Apache 服务器的一个web压力测试工具,是一个命令行工具,可根据命令创建很多并发访问线程,模拟多个访问者同时对某一个URL地址进行访问。总体来说,ab工具小巧简单,上手学习较快,可以提供需要的基本性能指标;但是缺点就是没有图形化结果,不能监控。

    3、Apache JMeter:Apache组织开发的基于Java的压力测试工具。功能相比AB会更加强大,尤其是有GUI图形化界面,这一点很爽。另外jmeter是一次完整的请求和返回;AB只是发出去请求,并不对返回做处理。如果你希望看到返回结果,那么也应该选择JMeter。

    4、JAVA代码:包括CountDownLatch、CyclicBarrier等

    我们主要说一下如何通过jmeter和代码来模拟并发环境,也推荐使用这两种方式。

    CountDownLatch(等待多线程完成)

    原创声明:本文来源于公众号【胖滚猪学编程】,转载请注明出处。

    countDownLatch是在java1.5被引入,存在于java.util.cucurrent包下。

    这个类能使一个线程等待其他线程各自执行完毕后再执行

    它是通过一个计数器来实现的,计数器的初始值是线程的数量。每当一个线程执行完毕后,计数器的值就-1,当计数器的值为0时,表示所有线程都执行完毕,然后在闭锁上等待的线程就可以恢复工作了。

    如图所示,初始值cnt=3,线程A执行了await方法所以被阻塞等待,T1T2T3线程通过调用countDown,让计数器减一,直到cnt=0后,Thread A才恢复运行。换句话说就是,Thread A需要等待其他三个线程都执行完才能执行:
    image

    countDownLatch类中只提供了一个构造器:

    //参数count为计数值
    public CountDownLatch(int count) {  };
    countDownLatch类中有三个方法是最重要的:
    

    //调用await()方法的线程会被挂起,它会等待直到count值为0才继续执行

    public void await() throws InterruptedException { };
    //和await()类似,只不过等待一定的时间后count值还没变为0的话就会继续执行
    public boolean await(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException { };
    //将count值减1
    public void countDown() { };
    

    举例:需求是处理一个Excel,Excel有很多行数据,为了效率,我们可以使用多线程处理,但是处理完所有行数据后,需要通知到主线程。如果没有countDownLatch,那么效果是这样的,还没处理完呢你就说我结束了:

    image

    如果在主线程上加上countDownLatch,并且调用await()方法,那么主线程会被挂起,它会等待直到count值为0才继续执行:

        static CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(100);
    
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            for (int i = 0; i < 100; i++) {
                Thread thread = new Thread(() -> {
                    doWork();
                    countDownLatch.countDown();
                });
                thread.start();
    
            }
            countDownLatch.await();
            System.out.println("处理完整个excel的结束时间"+System.currentTimeMillis());
        }
    
        public static void doWork(){
            System.out.println("处理行数据,时间"+System.currentTimeMillis());
        }
    

    _2

    Thread thread = new Thread(() -> {
        try {
            countDownLatch.await();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        doWork();
    });
    thread.start();
    countDownLatch.countDown();
    

    _3

    线程池

     ExecutorService executorService = new ThreadPoolExecutor(100,
             200, 60, TimeUnit.MINUTES, new ArrayBlockingQueue<Runnable>(20000), new ThreadFactory() {
         @Override
         public Thread newThread(Runnable r) {
             return new Thread(r);
         }
     });
    

    CyclicBarrier(同步屏障)

    原创声明:本文来源于公众号【胖滚猪学编程】,转载请注明出处。

    CyclicBarrier 的字面意思是可循环使用(Cyclic)的屏障(Barrier)。它要做的事情是,让一组线程到达一个屏障(也可以叫同步点)时被阻塞,直到最后一个线程到达屏障时,屏障才会开门,所有被屏障拦截的线程才会继续干活。

    如下图所示,一共4个线程A、B、C、D,它们到达屏障的顺序可能各不相同。当A、B、C到达栅栏后,由于没有满足总数【4】的要求,所以会一直等待,当线程D到达后,栅栏才会放行。

    image

    CyclicBarrier构造方法

    //其参数表示屏障拦截的线程数量
    public CyclicBarrier(int parties)
    //多了回调函数
    public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)
    

    主要方法如下

    //调用await方法的线程告诉CyclicBarrier自己已经到达同步点,然后当前线程被阻塞。直到parties个参与线程调用了await方法,阻塞线程才会执行。
    public int await()
    //带超时时间参数
    public int await(long timeout, TimeUnit unit)
    //重置
    public void reset()
    

    根据这一特性,我们也可以用于并发模拟,如下代码就是模拟了5个线程并发执行:

      private static CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(5);
    
      public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
          ExecutorService executorService = ExecutorServiceUtils.getExecutor();
          for (int i = 0; i < 20; i++) {
              int finalI = i;
              Thread.sleep(1000);
              executorService.submit(() -> {
                  try {
                      doWork(finalI);
                  } catch (Exception e) {
                      e.printStackTrace();
                  }
              });
              //通过打印日志 得出它具有自动重置功能
              log.info("Parties={} 等待中{}",cyclicBarrier.getParties(),cyclicBarrier.getNumberWaiting());
          }
          executorService.shutdown();
      }
    
      public static void doWork(Integer threadNum) throws Exception {
          Thread.sleep(1000);
          log.info("{} is ready", threadNum);
          cyclicBarrier.await();
          log.info("{} continue", threadNum);
      }
    

    CountDownLatch 和 CyclicBarrier 的主要区别:

    1、CountDownLatch 主要用来解决一个线程等待多个线程的场景,可以类比旅游团团长要等待所有的游客到齐才能去下一个景点;

    而CyclicBarrier 是一组线程之间互相等待,更像是几个驴友之间不离不弃。

    2、CountDownLatch是减计数方式,而CyclicBarrier是加计数方式。

    3、CountDownLatch 的计数器是不能循环利用的,也就是说一旦计数器减到 0,再有线程调用 await(),该线程会直接通过。

    但CyclicBarrier 的计数器是可以循环利用的,而且具备自动重置的功能,一旦计数器减到 0 会自动重置到你设置的初始值。

    4、除此之外,CyclicBarrier 还可以设置回调函数,可以说是功能丰富。而CountDownLatch不支持回调函数。

    好了,现在再回到最开头那段无法复现的代码,我们用CyclicBarrier来改写一下,你就可以看到出现0的情况了。

    image

    另外还要说一点:即使是真正的并发执行了,出问题依旧是小概率事件,本人亲测运行了15次才出现0的结果。运气不好可能运行100次还是不会看到。不必太过于纠结这些哦!

    JMeter工具

    1、下载好后解压目录,配置环境变量,运行jmeter.bat即可

    2、添加一个线程组:

    image

    3、配置线程组相关属性,主要是线程数量以及是否循环,这里我们设置并发线程数是50,执行完每个线程后不需要循环:

    image

    4、添加http请求,比如我们要测试/test接口的请求:

    image

    配置http ip端口编码格式等:

    image

    5、添加两个监听器、用于执行结束后查看图形结果和查看结果数:

    image

    6、运行线程组,就可以输出我们的结果了

    image

    好了,今天就到这里了,又到了要跟大家说拜拜的时候了~

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