Java并发编程之常用的辅助类详解

1.CountDownLatch

1.2.示例：班长锁门问题

问题描述：假如有7个同学晚上上自习，钥匙在班长手上，并且要负责锁门。班长必须要等所有人都走光了，班长才能关灯锁门。这6个同学的顺序是无序的，不知道它们是何时离开。6个同学各上各的自习，中间没有交互。假如说6个学生是普通线程，班长是主线程，如何让主线程要等一堆线程运行完了，主线程才能运行完成呢。

public class CountDownLatchDemo {
	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		for(int i=1;i<=6;i++){
			new Thread(()->{
				System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t离开教室");
			},String.valueOf(i)).start();
		}
		System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t班长关门走人");
	}
}

运行结果截图

最后还有三个人被锁在教师了，这样可能会发生事故，所以肯定不行的。

我们要想实现这样的效果，就是等其它线程全部走完了，主线程才能运行。就需要借助JUC中的CountDownLatch类

1.2.CountDownLatch类简介：

1.2.1 CountDownLatch概念

CountDownLatch是一个同步工具类，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）。

CountDownLatch能够使一个线程在等待另外一些线程完成各自工作之后，再继续执行。使用一个计数器进行实现。计数器初始值为线程的数量。当每一个线程完成自己任务后，计数器的值就会减一。当计数器的值为0时，表示所有的线程都已经完成一些任务，然后在CountDownLatch上等待的线程就可以恢复执行接下来的任务。

CountDownLatch说明:count计数，down倒计算，Latch开始

1.2.3 CountDownLatch的用法

某一线程在开始运行前等待n个线程执行完毕。将CountDownLatch的计数器初始化为new CountDownLatch(n)，每当一个任务线程执行完毕，就将计数器减1 countdownLatch.countDown()，当计数器的值变为0时，在CountDownLatch上await()的线程就会被唤醒。一个典型应用场景就是启动一个服务时，主线程需要等待多个组件加载完毕，之后再继续执行。

CountDownLatch底层构造函数源代码

public CountDownLatch(int count) {
 if (count < 0) throw new IllegalArgumentException("count < 0");
 this.sync = new Sync(count);
 }

1.3.CountDownLatch案例：

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		//6个同学正在上自习，每个人就有一个1计数器，走1个数字减1，main线程启动，必须要等计时器从6变成0，才能开始。
		CountDownLatch countDownLatch=new CountDownLatch(6);
		for(int i=1;i<=6;i++){
			new Thread(()->{
				System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t离开教室");
				countDownLatch.countDown();		//计算减少一个
			},String.valueOf(i)).start();
		}
		countDownLatch.await();	//班长前面需要被阻塞
		System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t班长关门走人");
	}

运行结果截图

这里每个人何时走并不知道， 但是可以保证每次都是班长最后一个走。

1.4.原理总结

CountDownLatch主要有两个方法，当一个或多个线程调用await方法时，这些线程会被阻塞。

其它线程调用countDown方法将会使计数器减1（调用countDown方法的线程不会阻塞）

当计数器的值变为0时，因await方法阻塞的线程会被唤醒，继续执行。

2.CyclicBarrier

2.1.CyclicBarrier简介

cyclic循环，barrier屏障。

从字面上的意思可以知道，这个类的中文意思是“循环栅栏”。大概的意思就是一个可循环利用的屏障。

它的作用就是会让所有线程都等待完成后才会继续下一步行动。

上面班长关门的例子是做倒计时，这里是反过来，做加法，数到多少就开始。

比如人到齐了，再开会。，举个例子，就像生活中我们会约同事一起去开会，有些同事可能会早到，有些同事可能会晚到，但是这个会议规定必须等到所有人到齐之后才会让我们正式开会。这里的同事们就是各个线程，会议就是 CyclicBarrier。

构造方法

public CyclicBarrier(int parties)
public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)

解析：

parties 是参与线程的个数

第二个构造方法有一个 Runnable 参数，这个参数的意思是最后一个到达线程要做的任务

我们通常用第二个构造函数。

2.2.案例：集齐7颗龙珠召唤神龙

public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		CyclicBarrier cyclicBarrier=new CyclicBarrier(7,()->{System.out.println("召唤神龙");});
		for(int i=1;i<=7;i++){
			final int tempInt=i;
			new Thread(()->{
				System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t收集到第"+tempInt+"颗龙珠");
				try {
					//某个线程收集到了龙珠只能先等着，等龙珠收齐了才能召唤神龙
					cyclicBarrier.await();
				} catch (Exception e) {
					// TODO Auto-generated catch block
					e.printStackTrace();
				}
			},String.valueOf(i)).start();;
		}
	}

截图

3.Semophore

3.1.Semophore简介

前面讨论的问题都是多对一的问题，我们现在可以讨论多对多的问题了。

假设有7个兄弟开车上班，而现在只有4个车位。7部车并列开进4个车位，每个车停了多长时间未知，资源被占用完了。假设有一个车只停了2s,那么它走了，外面的车又可以进来了。走一个进一个，最后全部都可以进去。而semophore就是控制多线程的并发策略。

简单理解来说，Semaphore：信号量主要用于两个目的：一个是用于多个共享资源的互斥使用；另一个用于并发线程数量的控制。

Semaphore类有两个重要方法

1、semaphore.acquire();
请求一个信号量，这时候信号量个数-1，当减少到0的时候，下一次acquire不会再执行，只有当执行一个release()的时候，信号量不为0的时候才可以继续执行acquire

2、semaphore.release();
释放一个信号量，这时候信号量个数+1，

3.2.抢车位问题

public static void main(String[] args) {
		//模拟6部车抢3个空车位
		Semaphore semaphore=new Semaphore(3);//模拟资源类，有3个空车位
		for(int i=1;i<=6;i++){
			new Thread(()->{
				try {
					//谁先抢到了，谁就占一个车位，并且要把semaphore中的资源数减1
					semaphore.acquire();
					System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t抢占到了车位");
					TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
					System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t离开了车位");

				} catch (Exception e) {
					// TODO Auto-generated catch block
					e.printStackTrace();
				}finally{
					//释放车位
					semaphore.release();
				}

			},String.valueOf(i)).start();
		}
	}

运行结果截图：

3.3.原理总结

在信号量上我们定义两种操作：

acquire(获取)当一个线程调用acquire操作时，它要么通过成功获取信号量（信号量减1），要么一直等待下去，直到有线程释放信号量，或超时。

release(释放)实际上会将信号量的值加1，然后唤醒等待的线程。

信号量主要用于两个目的：一个是用于多个共享资源的互斥使用；另一个用于并发线程数量的控制

如果把资源数从3变成1了，此时就等价于synchronized。

总结

到此这篇关于Java并发编程之常用的辅助类的文章就介绍到这了,更多相关Java并发编程常用辅助类内容请搜索我们以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持我们！