关于java:Java并发工具篇

theme: juejin

作者：汤圆

集体博客：javalover.cc

随着天气的逐步变热，整个人也开始浮躁不安

当然这里说的不是我，因为我是一个比拟宁静的人

讲的是隔壁的老大哥，在申斥年幼的孩子

一通呼啸过后，男人宁静了下来，孩子也哭个不停

后面咱们介绍了 JUC 中的并发容器，它相当于一个同步容器的升级版，很大水平上进步了并发的性能

明天咱们来介绍 JUC 中的并发工具，它次要是通过扭转本身的状态来控制线程的执行流程；

常见的有如下几种：

CountDownLatch：倒计时器（属于闭锁的一种实现），用来阻塞线程
CyclicBarrier：循环栅栏，相似倒计时器，然而比他更高级，也是用来阻塞线程（只不过阻塞的形式不同，上面会具体介绍）
Semaphore：信号量，用来管制多个线程同时拜访指定的资源，比方咱们罕用的数据库连接池

上面让咱们开始吧

文章如果有问题，欢送大家批评指正，在此谢过啦

什么是并发工具
倒计数器 CountDownLatch
倒计数器升级版 CyclicBarrier【循环栅栏】
信号量 Semaphore
区别

并发工具是一组工具类，次要是用来控制线程的执行流程，比方阻塞某个线程，以期待其余线程

从字面意思来看，就是一个倒计数门闩（shuan，打了半天 zha 就是打不进去)

艰深一点来说，就是倒计数，工夫一到，门闩就关上

注：一旦关上，就不能再合上，即这个 CountDownLatch 的状态扭转是永恒不可复原的（记住这个点，前面会有比照）

比拟官网的说法：倒计数器用来阻塞某个（某些）线程，以期待其余多个线程的工作执行实现（以这个说法为准，下面的能够用来比照参考）

上面列出 CountDownLatch 的几个办法：

构造方法：public CountDownLatch(int count)，其中 count 就是咱们所说的外部状态（当 count= 0 时，示意达到终止状态，此时会复原被阻塞的线程）
批改状态：public void countDown()，该办法会递加下面的 count 状态，每执行一次，就 -1；（当 count= 0 时，示意达到终止状态，此时会复原被阻塞的线程）
期待：public void await()，该办法会阻塞以后线程，直到 count 状态变为 0，才会复原执行（除非中断，此时会抛出中断异样）
超时期待：public boolean await(long timeout, TimeUnit unit)，相似下面的 await, 只不过能够设置超时工夫，等过了超时工夫，还在阻塞，则间接复原
获取状态值 count：public long getCount()，获取 count 的数值，以查看还能够递加多少次（多用来调试）

模仿场景的话，这里先列举三个，必定还有其余的

第一个就是计数器了，最间接的
第二个就是统计工作执行时长
第三个就是多人 5V5 游戏，等所有人加载结束，就开始游戏

上面咱们以第三个场景为例，写个例子：多人游戏加载画面

public class CountDownLatchDemo {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // 1. 结构一个倒计数器，给定一个状态值 10
        CountDownLatch latch = new CountDownLatch(10);
        System.out.println("筹备加载");
          // 这里咱们创立 10 个线程，模仿 5V5 游戏的 10 个玩家
        for (int i = 0; i < 10; i++) {new Thread(()->{
                // 这里咱们给点延时，模仿网络延时
                try {Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"加载 100%");
                // 2. 这里的 countDown 就是用来扭转倒计数器的外部状态，每次 -1
                latch.countDown(); // 这里不会阻塞以后线程，执行完后就立马返回了}).start();}
        // 3. 这里阻塞期待状态的实现，即 10 变为 0;
        latch.await();
        System.out.println("所有人加载实现，开始游戏");
    }
}

输入如下：

筹备加载
Thread- 0 加载 100%
Thread- 1 加载 100%
Thread- 2 加载 100%
Thread- 3 加载 100%
Thread- 4 加载 100%
Thread- 5 加载 100%
Thread- 6 加载 100%
Thread- 8 加载 100%
Thread- 9 加载 100%
Thread- 7 加载 100%
所有人加载实现，开始游戏

这里倒计数器的作用就是阻塞主线程，以期待其余 10 个子线程，等到都筹备好，再复原主线程

它的特点就是：一次性应用，达到终止状态后不能再扭转

循环栅栏，相似倒计数器，也是用来阻塞线程，不过它的重点在于循环应用

而倒计数器只能用一次（这属于他们之间最显著的一个区别）

PS：猜想之所以叫循环栅栏，而不是循环门闩，可能是因为栅栏的作用比门闩更弱小，所以叫栅栏更适宜吧

官网说法：循环栅栏个别用来示意多个线程之间的互相期待（阻塞）

比方有 10 个线程，都要 await 期待；那要等到最初一个线程 await 时，栅栏才会关上

如果有定义栅栏动作，那么当栅栏关上时，会执行栅栏动作

栅栏动作就是：栅栏关上后需执行的动作，通过构造函数的 Runnable 参数指定，可选参数，上面会介绍

这个属于循环栅栏和倒计数器的 第二个区别：

循环栅栏强调的是多个被阻塞线程之间的相互协作关系（期待）
而倒计数器强调的是单个（或多个）线程被阻塞，来期待其余线程的工作执行

上面咱们看几个循环栅栏 CyclicBarrier 外部的办法：

构造方法：public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)，第一个示意需期待（阻塞）的线程数，第二个 barrierAction 就是下面咱们说的栅栏动作，即当最初一个线程也被阻塞时，就会触发这个栅栏动作（这个参数可选，如果没有，则不执行任何动作）
期待：public int await()，阻塞以后线程，直到最初一个线程被阻塞，才会复原
超时期待：public boolean await(long timeout, TimeUnit unit)，相似下面的 await, 只不过能够设置超时工夫
获取以后期待的线程数：public int getNumberWaiting()，即调用了 await 办法的线程数量

场景：

大事化小，小事合并：就是将某个大工作拆解为多个小工作，等到小工作都实现，再合并为一个后果
多人对战游戏团战
- 下面的倒计数器示意游戏开始前的筹备工作（只需筹备一次）
- 而这里的循环栅栏则能够示意游戏开始后的团战工作（可团战屡次）

上面看下例子：多人游戏团战画面

public class CyclicBarrierDemo {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        // 1. 创立一个循环栅栏，给定期待线程数 10 和栅栏动作
        CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(10,()->{
            // 栅栏动作，等到所有线程都 await，就会触发
            System.out.println("=== 人齐了，开始团吧");
            try {Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();
            }
        });
        System.out.println("=== 筹备第一波团战 ===");
        // 2. 创立 10 个线程，模仿 10 个玩家
        for (int i = 0; i < 10; i++) {new Thread(()->{
                try {
                    // 玩家到场
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=> 第一波团，我筹备好了");
                    // 期待其他人，等人齐就能够团了（人齐了会执行栅栏动作，此时这边也会复原执行）barrier.await();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();
                } catch (BrokenBarrierException e) {e.printStackTrace();
                }
            }).start();}
        // 3. 查问以后期待都线程数量，如果不为 0，则主线程持续期待
        while (barrier.getNumberWaiting()!=0){Thread.sleep(1000);
        }
        System.out.println("=== 第一波团战完结 ===");
        
        // 4. 此时还能够进行第二波第三波团战。。。（循环栅栏可循环触发，倒计数器只能触发一次）}
}

输入如下：

=== 筹备第一波团战 ===
Thread-0=> 第一波团，我筹备好了
Thread-1=> 第一波团，我筹备好了
Thread-2=> 第一波团，我筹备好了
Thread-3=> 第一波团，我筹备好了
Thread-4=> 第一波团，我筹备好了
Thread-5=> 第一波团，我筹备好了
Thread-6=> 第一波团，我筹备好了
Thread-7=> 第一波团，我筹备好了
Thread-8=> 第一波团，我筹备好了
Thread-9=> 第一波团，我筹备好了
=== 人齐了，开始团吧
=== 第一波团战完结 ===

信号量次要是用来管制多个线程同时拜访指定资源，比方数据库连接池，超过指定数量，就阻塞期待

上面咱们介绍下信号量的几个要害办法：

构造方法：public Semaphore(int permits, boolean fair), 第一个参数为许可数，即容许同时拜访的的线程数，第二个参数为偏心还是非偏心模式（默认非偏心）
- 偏心模式，谁先调用 acquire，谁就先拜访资源，FIFO 先进先出
- 非偏心模式，容许插队，如果某个线程刚开释了许可，另一个线程就调用了 acquire，那么这个线程就会插队拜访资源）
获取许可：public void acquire()，如果有许可，则间接返回，并将许可数递加 1；如果没可用的许可，就阻塞期待，或者被中断
尝试获取许可：public boolean tryAcquire()，相似下面的 acquire，然而不会被阻塞和中断，因为如果没有可用的许可，则间接返回 false
开释许可：public void release() ，开释一个许可，并将许可数递增 1
获取可用的许可数量：public int availablePermits() ，这个办法个别用来调试

场景：数据库连接池

信号量的特点就是可重复使用许可，所以像数据库连接池这种场景就很适宜了

这里就不举例子了，就是多个线程 acquire 和 release，获取许可时，如果没有就阻塞，如果有就立刻返回

用表格看比拟不便点

区别	CountDownLatch	CyclicBarrier	Semaphore
可应用次数	单次	屡次（循环应用）	屡次（循环应用）
线程的阻塞	阻塞单个（多个）线程，以期待其余线程的执行	多个线程之间的互相阻塞	超过许可数，会阻塞
场景	1. 计数器 2. 统计工作执行时长 3. 多人对战游戏的开局期待	1. 大事化小，再合并 2. 多人对战游戏的团战	1. 数据库连接池

能够看到，倒计数器次要是用来示意单个线程期待多个线程，而循环栅栏次要是用来示意多个线程之间的互相期待

什么是并发工具：并发工具是一组工具类，次要是用来控制线程的执行流程，比方阻塞某个线程，以期待其余线程
倒计数器 CountDownLatch：用来示意阻塞某个（某些）线程，以期待其余多个线程的工作执行实现
循环栅栏 CyclicBarrier：用来示意多个线程之间的互相期待合作（阻塞）
信号量 Semaphore：用来示意容许同时拜访指定资源的许可数（线程数）
区别：

区别	CountDownLatch	CyclicBarrier	Semaphore
可应用次数	单次	屡次（循环应用）	屡次（循环应用）
线程的阻塞	阻塞单个（多个）线程，以期待其余线程的执行	多个线程之间的互相阻塞	超过许可数，会阻塞
场景	1. 计数器 2. 统计工作执行时长 3. 多人对战游戏的开局期待	1. 大事化小，再合并 2. 多人对战游戏的团战	1. 数据库连接池

参考内容：

《Java 并发编程实战》
《实战 Java 高并发》

学习之路，真够长，共勉之

写在最初：

愿你的意中人亦是中意你之人

关于java:Java并发工具篇

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前言

简介

目录

注释

1. 什么是并发工具

2. 倒计数器 CountDownLatch

3. 倒计数器升级版 CyclicBarrier【循环栅栏】

4. 信号量 Semaphore

5 区别

总结

后记