Java并发编程之java.util.concurrent包下常见类的使用

一，Condition

一个场景，两个线程数数，同时启动两个线程，线程A数1、2、3，然后线程B数4、5、6，最后线程A数7、8、9，程序结束，这涉及到线程之间的通信。

public class ConditionTest {
    static class NumberWrapper {
        public int value = 1;
    }

    public static void main(String[] args) {
        //初始化可重入锁
        final Lock lock = new ReentrantLock();
        
        //第一个条件当屏幕上输出到3 
        final Condition reachThreeCondition = lock.newCondition();
        //第二个条件当屏幕上输出到6
        final Condition reachSixCondition = lock.newCondition();
        
        //NumberWrapper只是为了封装一个数字，一边可以将数字对象共享，并可以设置为final
        //注意这里不要用Integer, Integer 是不可变对象
        final NumberWrapper num = new NumberWrapper();
        //初始化A线程
        Thread threadA = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                //需要先获得锁
                lock.lock();
                System.out.println("ThreadA获得lock");
                try {
                    System.out.println("threadA start write");
                    //A线程先输出前3个数
                    while (num.value <= 3) {
                        System.out.println(num.value);
                        num.value++;
                    }
                    //输出到3时要signal，告诉B线程可以开始了
                    reachThreeCondition.signal();
                } finally {
                    lock.unlock();
                    System.out.println("ThreadA释放lock");
                }
                lock.lock();
                try {
                    //等待输出6的条件
                    System.out.println("ThreadA获得lock");
                    reachSixCondition.await();
                    System.out.println("threadA start write");
                    //输出剩余数字
                    while (num.value <= 9) {
                        System.out.println(num.value);
                        num.value++;
                    }

                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    lock.unlock();
                    System.out.println("ThreadA释放lock");
                }
            }

        });
        Thread threadB = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    lock.lock();
                    System.out.println("ThreadB获得lock");
                    Thread.sleep(5000);//是await方法释放了锁
                    while (num.value <= 3) {
                        //等待3输出完毕的信号
                        reachThreeCondition.await();
                    }
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    lock.unlock();
                    System.out.println("ThreadB释放lock");
                }
                try {
                    lock.lock();
                    System.out.println("ThreadB获得lock");
                    //已经收到信号，开始输出4，5，6
                    System.out.println("threadB start write");
                    while (num.value <= 6) {
                        System.out.println(num.value);
                        num.value++;
                    }
                    //4，5，6输出完毕，告诉A线程6输出完了
                    reachSixCondition.signal();
                } finally {
                    lock.unlock();
                    System.out.println("ThreadB释放lock");
                }
            }
        });
        //启动两个线程
        threadB.start();
        threadA.start();
    }
}

创建方式：通过Lock创建，Lock.newCondition()；

常用方法：

await()：阻塞，直到相同的Condition调用了signal方法。

signal()：通知。

总结：Condition必须与Lock一起使用（wait()、notify()必须与synchronized一起使用，否则运行会报错java.lang.IllegalMonitorStateException），相比于wait与notify更加的灵活，可以设置各种情形，如上例中的到达3和到达6两个条件。

执行结果：

二，CountDownLatch

看代码：

public class CountDownLatchTest {
    public static void main(String[] args) {
        final CountDownLatch c = new CountDownLatch(3);//总数3
        Thread t1 = new Thread(new Runnable(){
            @Override
            public void run() {
                try {
                    System.out.println("开始等");
                    c.await();//阻塞，等待countDown，当countDown到0就执行后面的完事了
                    System.out.println("完事");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
            
        });
        Thread t2 = new Thread(new Runnable(){
            @Override
            public void run() {
                for(int i=3;i>0;i--){
                    c.countDown();//减1
                }
            }
            
        });
        t1.start();
        t2.start();
    }
}

创建方式：直接创建，new CountDownLatch(int num);

常用方法：

await()：阻塞，直到countDown方法被执行了num次。

countDown()：减

总结：适用于一个线程等待其他线程的情景。

执行结果：

三，CyclicBarrier

与CountDownLatch有什么区别？

CyclicBarrier强调的是n个线程，大家相互等待，只要有一个没完成，所有人都得等着。正如上例，只有5个人全部跑到终点，大家才能开喝，否则只能全等着。

CountDownLatch强调一个线程等多个线程完成某件事情。CyclicBarrier是多个线程互等，等大家都完成。

另外：

1.CountDownLatch减计数，CyclicBarrier加计数。 
2.CountDownLatch是一次性的，CyclicBarrier可以重用。 

public class MainMission {
    private CyclicBarrier barrier;
    private final static int threadCounts = 5;
    public void runMission() {
        ExecutorService exec=Executors.newFixedThreadPool(threadCounts);
        //new 的时候要传入数字，我发现，这个类似semaphore，如果位置不足，线程会抢位置。数字要是threadCounts+1为主线程留一个位子，但实际测试中发现，只要等于threadCount就可以
         barrier=new CyclicBarrier(threadCounts+1); 
        for(int i=0;i<5;i++){
            exec.execute(new Mission(barrier));
        }
        try {
            barrier.await();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (BrokenBarrierException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        try {
            Thread.sleep(1);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("所有任务都执行完了");
        exec.shutdown();//如果不关闭，程序一直处于运行状态
    }
    public static void main(String[] args) {
        MainMission m = new MainMission();
        m.runMission();
    }
}
class Mission implements Runnable{
    private CyclicBarrier barrier;
    public Mission(CyclicBarrier barrier){
        this.barrier = barrier;
    }
    @Override
    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"开始执行任务");
        try {
            int sleepSecond = new Random().nextInt(10)*1000;
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"要执行"+sleepSecond+"秒任务");
            Thread.sleep(sleepSecond);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        try {
            barrier.await();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (BrokenBarrierException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"执行完毕");
    }
}

创建方式：直接创建，new CyclicBarrier(int num);

常用方法：

await()：阻塞，直到阻塞的线程数量达到num个。

总结：想想一下百米跑，所有运动员都就位之后才会发令起跑，线程调用await意味着说，我准备好了。

执行结果：

四，Semaphore

下面是一个上厕所的例子，厕所位置有限，想用得排队了。实现使用的就是信号量，可以看出信号量可以用来做限流。

public class MySemaphore implements Runnable{
    Semaphore position;    
    private int id;
    public MySemaphore(int i,Semaphore s){
        this.id=i;
        this.position=s;
    }

    @Override
    public void run() {
        try{
              if(position.availablePermits()>0){
               System.out.println("顾客["+this.id+"]进入厕所，有空位");
              }
              else{
               System.out.println("顾客["+this.id+"]进入厕所，没空位，排队");
              }
              position.acquire();//只有在acquire之后才能真正的获得了position
              System.out.println("#########顾客["+this.id+"]获得坑位");
              Thread.sleep((int)(Math.random()*100000));
              System.out.println("@@@@@@@@@顾客["+this.id+"]使用完毕");
              position.release();
         }catch(Exception e){
             e.printStackTrace();
         }
    }
    
    public static void main(String args[]){
        ExecutorService list=Executors.newCachedThreadPool();
        Semaphore position=new Semaphore(2);
        for(int i=0;i<10;i++){
         list.submit(new MySemaphore(i+1,position));
        }
        list.shutdown();
        position.acquireUninterruptibly(2);
        System.out.println("使用完毕，需要清扫了");
        position.release(2);
    }


}

创建方式：直接创建，new Semaphore(int num);

常用方法：

availablePermits()：看现在可用的信号量。

acquire()：尝试获取一个位置，如果获取不到则阻塞。

release()：释放位置。

acquireUninterruptibly(int num)：尝试获取num个许可，如果没有足够的许可则阻塞，一直阻塞到有足够的许可释放出来。调用这个方法的线程具有优先获取许可的权利。如果调用线程被interrupted,该线程并不会被打断，它会继续阻塞等待许可。

总结：抢位置。

执行结果：

五，ReentrantLock

创建方式：

new ReentrantLock(); 此种创建方式会创建出一个非公平锁。

new ReentrantLock(true); 此种方式会创建出一个公平锁。

非公平锁：当锁处于无线程占有的状态，此时其他线程和在队列中等待的线程都可以抢占该锁。 
公平锁：当锁处于无线程占有的状态，在其他线程抢占该锁的时候，都需要先进入队列中等待。

tryLock()方法：尝试去获取锁，如果没有获取到直接返回，不等待。

细节看这个吧，https://blog.csdn.net/jiangjiajian2008/article/details/52226189，写的挺好。

六，ReentrantReadWriteLock

创建方式：new ReentrantReadWriteLock();

常用方法：

readLock().lock();写锁

writeLock().lock();读锁

readLock().unlock();解锁

writeLock().unlock();解锁

总结：

 * 如果目前是读锁，其他读锁也可以进请求，写锁不能进。
 * 如果目前是写锁，那么其他所有的锁都不可以进。

 * 适用于读多写少的情况，如果是写多读少用ReentrantLock。

七，Callable接口

*Callable接口支持返回执行结果，此时需要调用FutureTask.get()方法实现，此方法会阻塞主线程直到获取结果；当不调用此方法时，主线程不会阻塞！

与Runnable对比:

1.Callable可以有返回值，Runnable没有

2.Callable接口的call()方法允许抛出异常；而Runnable接口的run()方法的异常只能在内部消化，不能继续上抛；

八，线程池

提供的线程池有几种：

//有数量限制的线程池
ExecutorService service=Executors.newFixedThreadPool(4);

//没有数量限制的线程池
ExecutorService service=Executors.newCachedThreadPool();

//单线程池
ExecutorService service=Executors.newSingleThreadExecutor();

他们都是通过下面这个线程池实现的

有数量线程池的实现方式

public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {

return new ThreadPoolExecutor(nThreads/*核心线程数*/, nThreads/*最高线程数*/,
                                      0L/*高出核心线程数的线程最高存活时间*/, TimeUnit.MILLISECONDS/*高出核心线程数的线程最高存活时间单位*/,
                                      new LinkedBlockingQueue<Runnable>()/*任务队列*/);

}