线程工具类

                                                  同步并发工具类

同步屏障CyclicBarrier

简介：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。CyclicBarrier默认的构造方法是CyclicBarrier(int parties)，其参数表示屏障拦截的线程数量，每个线程调用await方法告诉CyclicBarrier我已经到达了屏障，然后当前线程被阻塞。

package com.cattsoft.sync;

import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

/**
 * 表示大家彼此等待，集合后才开始出发（张家界旅游，早上等车，大峡谷进去集合（范乾），大峡谷出来集合）
 * 工作中没准就有这种应用，当以后的工作中做什么项目，可能用到这个技术，就要联想起来
 * 理论上是一定有这种需求，jdk开发者才会搞这种技术，只是目前还没碰到。
 */
public class CyclicBarrierTest {

    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
        final CyclicBarrier cb = new CyclicBarrier(15);
        for (int i = 0; i <15; i++) {
            Runnable runnable = new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        // 获取一个信号灯
                        Thread.sleep((long) (Math.random() * 10000));
                        System.out.println("线程: " + Thread.currentThread().getName() + "即将到达集合地址1，当前已有"
                                + (cb.getNumberWaiting() + 1) + "个已经到达。"
                                + (cb.getNumberWaiting() == 14 ? "都到齐了，继续往下走" : "正在等候"));
                        cb.await(); // 在这里集合
                        
                        Thread.sleep((long) (Math.random() * 10000));
                        System.out.println("线程: " + Thread.currentThread().getName() + "即将到达集合地址2，当前已有"
                                + (cb.getNumberWaiting() + 1) + "个已经到达。"
                                + (cb.getNumberWaiting() == 14 ? "都到齐了，继续往下走" : "正在等候"));
                        cb.await(); // 在这里集合
                        
                        Thread.sleep((long) (Math.random() * 10000));
                        System.out.println("线程: " + Thread.currentThread().getName() + "即将到达集合地址3，当前已有"
                                + (cb.getNumberWaiting() + 1) + "个已经到达。"
                                + (cb.getNumberWaiting() == 14 ? "都到齐了，继续往下走" : "正在等候"));
                        cb.await(); // 在这里集合
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            };
            executor.execute(runnable);
        }
        executor.shutdown();
    }
}

如果把new CyclicBarrier(15)修改成new CyclicBarrier(16)则主线程和子线程会永远等待，因为没有第16个线程执行await方法，即没有第16个线程到达屏障，所以之前到达屏障的两个线程都不会继续执行。

CyclicBarrier还提供一个更高级的构造函数CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)，用于在线程到达屏障时，优先执行barrierAction，方便处理更复杂的业务场景。代码如下：

public class CyclicBarrierTest2 {

    static CyclicBarrier c = new CyclicBarrier(2, new A());

    public static void main(String[] args) {
        new Thread(new Runnable() {

            @Override
            public void run() {
                try {
                    c.await();
                } catch (Exception e) {

                }
                System.out.println(1);
            }
        }).start();

        try {
            c.await();
        } catch (Exception e) {

        }
        System.out.println(2);
    }

    static class A implements Runnable {

        @Override
        public void run() {
            System.out.println(3);
        }

    }

}

输出：

3
1
2

CyclicBarrier的应用场景

CyclicBarrier可以用于多线程计算数据，最后合并计算结果的应用场景。比如我们用一个Excel保存了用户所有银行流水，每个Sheet保存一个帐户近一年的每笔银行流水，现在需要统计用户的日均银行流水，先用多线程处理每个sheet里的银行流水，都执行完之后，得到每个sheet的日均银行流水，最后，再用barrierAction用这些线程的计算结果，计算出整个Excel的日均银行流水。

同步信号量Semaphore

控制并发线程数

Semaphore是一种在多线程环境下使用的设施，该设施负责协调各个线程，以保证它们能够正确、合理的使用公共资源的设施，也是操作系统中用于控制进程同步互斥的量。

以一个停车场是运作为例。为了简单起见，假设停车场只有三个车位，一开始三个车位都是空的。这时如果同时来了五辆车，看门人允许其中三辆不受阻碍的进入，然后放下车拦，剩下的车则必须在入口等待，此后来的车也都不得不在入口处等待。这时，有一辆车离开停车场，看门人得知后，打开车拦，放入一辆，如果又离开两辆，则又可以放入两辆，如此往复。

在这个停车场系统中，车位是公共资源，每辆车好比一个线程，看门人起的就是信号量的作用。

更进一步，信号量的特性如下：信号量是一个非负整数（车位数），所有通过它的线程（车辆）都会将该整数减一（通过它当然是为了使用资源），当该整数值为零时，所有试图通过它的线程都将处于等待状态。在信号量上我们定义两种操作： Wait（等待） 和 Release（释放）。 当一个线程调用Wait（等待）操作时，它要么通过然后将信号量减一，要么一直等下去，直到信号量大于一或超时。Release（释放）实际上是在信号量上执行加操作，对应于车辆离开停车场，该操作之所以叫做“释放”是因为加操作实际上是释放了由信号量守护的资源。

在java中，还可以设置该信号量是否采用公平模式，如果以公平方式执行，则线程将会按到达的顺序（FIFO）执行，如果是非公平，则可以后请求的有可能排在队列的头部。

package com.cattsoft.sync;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;

/**
 * 信号灯同步工具
 * 与互斥锁对比，信号灯可以由其它线程释放，互斥锁只能由自己释放
 * 模拟场景：现在有3个厕所坑，有5个人要进去，先进去3个人，其它2个等待，有人出来，等待的人再进去
 * <p>
 * TTP：
 * 知识很容易就学会，最大的困难是在以后的工作中遇到困难了，正好能想到用这个工具
 * 每个药能治什么病，很容易学会，难就难在当看到一个病人以后，能想起来就这个药，能想到这一步你就是华佗。
 */
public class SemaphoreTest {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(5);

        //可使用的公共资源数量
        final Semaphore sp = new Semaphore(3);

        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            Runnable runnable = new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        // 获取一个信号灯
                        sp.acquire();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println("线程: " + Thread.currentThread().getName() + "进入，当前已有"
                            + (3 - sp.availablePermits()) + "个并发。");
                    try {
                        Thread.sleep((long) (Math.random() * 10000));
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + "即将离开。");
                    sp.release();
                    System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + "已离开，当前已有"
                            + (3 - sp.availablePermits()) + "个并发");
                }
            };
            executor.execute(runnable);
        }
        executor.shutdown();
    }
}

CountDownLatch

等待多线程完成，CountDownLatch 允许一个或多个线程等待其他线程完成操作。

应用场景

假如有这样一个需求，当我们需要解析一个Excel里多个sheet的数据时，可以考虑使用多线程，每个线程解析一个sheet里的数据，等到所有的sheet都解析完之后，程序需要提示解析完成。在这个需求中，要实现主线程等待所有线程完成sheet的解析操作，最简单的做法是使用join。代码如下：

public class JoinCountDownLatchTest {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread parser1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
            }
        });

        Thread parser2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("parser2 finish");
            }
        });

        parser1.start();
        parser2.start();
        parser1.join();
        parser2.join();
        System.out.println("all parser finish");
    }

}

package com.cattsoft.sync;

import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

/**
 * 倒计时计数器
 * 模拟场景：
 *  三个运动员跑步比赛，听到一听哨响，开始跑，全部跑到了，一起公布成绩。
 */
public class CoutDownLatchTest {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
        final CountDownLatch cdOrder = new CountDownLatch(1);
        final CountDownLatch cdAnswer = new CountDownLatch(3);

        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            Runnable runnable = new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        System.out.println("线程"+ Thread.currentThread().getName() + "正在准备接受命令");
                        cdOrder.await();
                        System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + "已经接受命令");

                        Thread.sleep((long) (Math.random() * 10000));
                        System.out.println("线程"+ Thread.currentThread().getName() + "回应此命令的处理结果");
                        cdAnswer.countDown();

                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            };
            executor.execute(runnable);
        }

        try {
            Thread.sleep((long) (Math.random() * 10000));
            System.out.println("线程"+ Thread.currentThread().getName() + "即将发布命令");
            cdOrder.countDown();
            System.out.println("线程"+ Thread.currentThread().getName() + "已经发送命令，正在等待结果");
            cdAnswer.await();
            System.out.println("线程"+ Thread.currentThread().getName() + "已收到所有响应结果");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        executor.shutdown();
    }
}


  Map<String,Integer> linkMap = new LinkedHashMap<>();
             for(Entry<String,Integer> newEntry :result){
                 linkMap.put(newEntry.getKey(), newEntry.getValue());            
             }
             for(Map.Entry<String, Integer> mapEntry : linkMap.entrySet()){
                 System.out.println("key:"+mapEntry.getKey()+"  value:"+mapEntry.getValue());
             }
         } 

CyclicBarrier和CountDownLatch的区别

• 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，并让线程们重新执行一次。
• CyclicBarrier还提供其他有用的方法，比如getNumberWaiting方法可以获得CyclicBarrier阻塞的线程数量。isBroken方法用来知道阻塞的线程是否被中断。比如以下代码执行完之后会返回true。

isBroken的使用代码如下：

import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;

public class CyclicBarrierTest3 {

    static CyclicBarrier c = new CyclicBarrier(2);

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException, BrokenBarrierException {
        Thread thread = new Thread(new Runnable() {

            @Override
            public void run() {
                try {
                    c.await();
                } catch (Exception e) {
                }
            }
        });
        thread.start();
        thread.interrupt();
        try {
            c.await();
        } catch (Exception e) {
            System.out.println(c.isBroken());
        }
    }
}