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在JDK的并发包里提供了几个非常有用的并发工具类。CountDownLatch、CyclicBarrier和Semaphore工具类提供了一种并发流程控制的手段,Exchanger工具类则提供了在线程间交换数据的一种手段。
一、等待多线程完成的CountDownLatch
CountDownLatch允许一个或多个线程等待其他线程完成操作。
比如我们现在需要一个计算c=a+b总和的任务,但是其中a有a+10,且b有b+100;总和的计算需要等待a和b全部计算完成才能开始,所以需要等待。显然,最简单的方法,可以直接使用join方法来实现。如下:package com.sound.daytb4;/** * 1、join实现等待 */public class JoinCountDownLatchTest { int a = 1; int b = 2; int c = 0; public static void main(String[] args) throws InterruptedException { JoinCountDownLatchTest demo = new JoinCountDownLatchTest(); Thread cal1 = new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { demo.a = demo.a + 10; System.out.println("计算第一部分,结果为a = "+demo.a); } }); Thread cal2 = new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { demo.b = demo.b + 100; System.out.println("计算第二部分,结果为b = "+demo.b); } }); cal1.start(); cal2.start(); cal1.join(); cal2.join(); System.out.println("等待前两部分计算完..."); System.out.println("将第一部分和第二部分相加为,c = "+ (demo.a+demo.b)); } /** * 计算第一部分,结果为a = 11 计算第二部分,结果为b = 102 等待前两部分计算完... 将第一部分和第二部分相加为,c = 113 */}
CountDownLatch与join的区别
但是,相对于join,CountDownLatch功能更多,或者说是更加灵活,可以在内部随时完成。 考虑一种情况,对于上面的逻辑,假如,函数中还有其他计算,但是这些计算不算影响c的计算,所以就需要提前唤醒c,而不需要再等待了。package com.sound.daytb4;import java.util.concurrent.CountDownLatch;/** * 2、countDownLatch实现等待 */public class CountDownLatchTest { static CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(2); int a = 1; int b = 2; int c = 0; public static void main(String[] args) throws InterruptedException { CountDownLatchTest demo = new CountDownLatchTest(); new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { demo.a = demo.a + 10; System.out.println("计算第一部分,结果为a = "+demo.a); countDownLatch.countDown(); demo.b = demo.b + 100; System.out.println("计算第二部分,结果为b = "+demo.b); countDownLatch.countDown(); try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("继续计算其他任务"); } }).start(); countDownLatch.await(); System.out.println("等待前两部分计算完..."); System.out.println("将第一部分和第二部分相加为,c = "+ (demo.a+demo.b)); } /** * 计算第一部分,结果为a = 11 计算第二部分,结果为b = 102 等待前两部分计算完... 将第一部分和第二部分相加为,c = 113 继续计算其他任务 */}
CountDownLatch内部逻辑
CountDownLatch的构造函数接收一个int类型的参数作为计数器,如果你想等待N个点完 成,这里就传入N。 当我们调用CountDownLatch的countDown方法时,N就会减1,CountDownLatch的await方法 会阻塞当前线程,直到N变成零。由于countDown方法可以用在任何地方,所以这里说的N个 点,可以是N个线程,也可以是1个线程里的N个执行步骤。用在多个线程时,只需要把这个 CountDownLatch的引用传递到线程里即可。二、同步/循环屏障CyclicBarrier
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运行。
这相当于我们平时开会,屏障就相当于会议设置的固定人数和会议内容,每个人相当于一个线程,只有人到齐了,会议才会开始。 例子如下:package com.sound.daytb5;import java.util.concurrent.CyclicBarrier;public class CyclicBarrierDemo { public void meeting(CyclicBarrier barrier) { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 到达会议室,等待开会.."); if(Thread.currentThread().getName().equals("Thread-7")) { System.out.println("Thread-7 出车祸了,到不了了,会议将无法开始"); try { Thread.sleep(10000); } catch (InterruptedException e) { // TODO Auto-generated catch block e.printStackTrace(); } barrier.reset(); } try { barrier.await(); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } public static void main(String[] args) { CyclicBarrierDemo demo = new CyclicBarrierDemo(); // 定义会议人数:10 和 内容run(){} CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(10, new Runnable() { @Override public void run() { System.out.println("好!我们开始开会..."); } }); for (int i = 0; i < 12; i++) { new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { demo.meeting(barrier); } }).start(); } // 监控等待线程数 new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { while(true) { try { Thread.sleep(1000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("等待的线程数 " + barrier.getNumberWaiting()); System.out.println("屏障是否损坏or异常? " + barrier.isBroken()); } } }).start(); }}
二.1、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。例如,如果计算发生错误,可以重置计数器,并让线程重新执行一次。三、控制并发线程数的Semaphore
Semaphore(信号量)是用来控制同时访问特定资源的线程数量,它通过协调各个线程,以保证合理的使用公共资源。 把它比作是控制流量的红绿灯。比如××马路要限制流量,只允许同时有一百辆车在这条路上行使,其他的都必须在路口等待,所以前一百辆车会看到绿灯,可以开进这条马路,后面的车会看到红灯,不能驶入××马路,但是如果前一百辆中有5辆车已经离开了××马路,那么后面就允许有5辆车驶入马路,这个例子里说的车就是线程,驶入马路就表示线程在执行,离开马路就表示线程执行完成,看见红灯就表示线程被阻塞,不能执行。 * 应用场景:Semaphore可以用于做流量控制,特别是公用资源有限的应用场景,比如数据库连接。假如有一个需求,要读取几万个文件的数据,因为都是IO密集型任务,我们可以启动几十个线程并发地读取,但是如果读到内存后,还需要存储到数据库中,而数据库的连接数只有10个,这时我们必须控制只有10个线程同时获取数据库连接保存数据,否则会报错无法获取数据库连接。这个时候,就可以使用Semaphore来做流量控制。如下:package com.sound.daytb5;import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors;import java.util.concurrent.Semaphore;public class SemaphoreTest { private static final int THREAD_COUNT = 30; private static ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(THREAD_COUNT); private static Semaphore s = new Semaphore(10); public static void main(String[] args) { for (int i = 0; i < THREAD_COUNT; i++) { threadPool.execute(new Runnable() { @Override public void run() { try { s.acquire(); System.out.println("save data"); s.release(); } catch (InterruptedException e) { } } }); } threadPool.shutdown(); }}
与线程池的区别
在上面的代码中,我们其实可以直接创建一个大小为10的线程池,这样不就好了吗?其实这两个东西完全不一样。即Semaphore是为了解决资源共享冲突的并发数目,而线程池只是一个线程池,池子里的线程并不一定是资源冲突的。就相当于,线程池是一个家,家里有猫、有狗、有猪,但是猫和猪并不会因为吃的东西而打架,它两吃的食物不一样。但是,同一个猪圈的猪却不同了,猪圈就相当于Semaphore信号量,它们都是吃一个槽里的食物,当然会打起来,所以就需要并发控制,比如,由于资源有限,一个猪圈里面只有10个槽,所以,每个猪圈就限制只能住10头猪,等这些猪长大了杀了(线程死亡),其他猪才能再进来。package com.sound.daytb5;import java.util.concurrent.Exchanger;import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors;public class ExchangerTest { private static final Exchangerexgr = new Exchanger (); private static ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(2); public static void main(String[] args) { threadPool.execute(new Runnable() { @Override public void run() { try { System.out.println("银行流水A开始执行..."); String A = "银行流水A"; // A录入银行流水数据 exgr.exchange(A); } catch (InterruptedException e) { } } }); threadPool.execute(new Runnable() { @Override public void run() { try { System.out.println("银行流水B开始执行..."); String B = "银行流水B";// B录入银行流水数据 String A = exgr.exchange("B"); System.out.println("A和B数据是否一致:" + A.equals(B) + ",A录入的是:" + A + ",B录入是:" + B); } catch (InterruptedException e) { } } }); threadPool.shutdown(); }}
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