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并发工具类 Semaphore & CountDownLatch & CyclicBarrier & Executors

时间:2020-06-13 00:11:03      阅读:79      评论:0      收藏:0      [点我收藏+]

标签:支持   计算   size   功能   cti   node   rmi   并发包   超时   

1、Semaphore

Semaphore(信号量)是用来控制同时访问特定源的线程数量,它通过协调各个线程,以保合理的使用公共源,它是共享锁的方式。 Semaphore可以用于做流量控制,特是公用源有限的景。 

1.1  构造方法

  public Semaphore(int permits);         // 默认非公平所

 

  public Semaphore(int permits, boolean fair); // permits 表示许可线程的数量,fair为true表示公平锁,fair为false表示非公平锁;

1.2 重要方法

  public void acquire() throws InterruptedException;  // 获取许可,默认1 

  public void release();              // 释放许可,默认1

 

  tryAcquire(long timeout, TimeUnit unit)       // 尝试获取; timeout 超时时间, unit为超时时间的单位

public class SemaphoreSample {
    public static void main(String[] args) {
        Semaphore semaphore = new Semaphore(3);    //创建许可大小为3的 
        for (int i=0; i<5; i++){
            new Thread(new Task(semaphore,"线程"+i)).start();
        }
    }

    static class Task extends Thread{
        Semaphore semaphore;
        public Task(Semaphore semaphore,String tname){
            this.semaphore = semaphore;
            this.setName(tname);
        }

        public void run() {
            try {
                semaphore.acquire();    //获取1个许可    
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+":aquire() at time:"+ new Date());
                Thread.sleep(2000);
                semaphore.release();    //释放1个许可
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

运行结果:

Thread-1:aquire() at time:Fri Jun 12 21:27:57 CST 2020
Thread-7:aquire() at time:Fri Jun 12 21:27:57 CST 2020
Thread-3:aquire() at time:Fri Jun 12 21:27:57 CST 2020
Thread-9:aquire() at time:Fri Jun 12 21:27:59 CST 2020
Thread-5:aquire() at time:Fri Jun 12 21:27:59 CST 2020

从以上的结果可以看到,最多3个线程同时在运行;一次只有3个线程执行 acquire(),只有线程进行 release() 方法后才会有别的线程执行 acquire()。

Semaphore 使用的也是 AQS,可以去分析源码,可以与 ReentrantLock 类比,过程基本一样;https://www.cnblogs.com/yufeng218/p/13090453.html

注意:因为为共享锁,当唤醒队列头节点的时候,发现其状态为广播状态(waitStatus = Node.PROPAGATE),可以依次向后唤醒节点;

2、CountDownLatch

 

2.1 CountDownLatch 是什么

  CountDownLatch允许一个或多个线程等待其他线程完成操作。

  假如有这样一个需求:我们需要解析一个Excel里多个sheet的数据,此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()方法。

public class JoinDemo {
    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");
    }
}

join用于让当前执行线程等待join线程执行结束。其实现原理是不停检查join线程是否存活,如果join线程存活则让当前线程永远等待。

在JDK 1.5之后的并发包中提供的CountDownLatch也可以实现join的功能,并且比join的功能更多。

2.2 CountDownLatch 怎么工作?

  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。

public class CountDownLatchDemo {
    static int num = 3;
    //定义CountDownLatch
    static CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(num);

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        for(int i = 0; i < 5; i++) {
            new Thread(new Runnable()  {
                public void run() {
                    Integer integer = Integer.valueOf(Thread.currentThread().getName());
                    try {
                        Thread.sleep(2000 * integer);
                    }
                    catch(InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println( "线程" + integer + new Date());
                    countDownLatch.countDown(); 
                }
            }, "" + i).start();
        }
        System.out.println("主线程等待" + num + "个线程执行完毕后再执行");
        countDownLatch.await(); //等待线程池中的3个任务执行完毕,否则一直等待
        System.out.println("继续执行主线程....");
    }
}

运行结果:

主线程等待3个线程执行完毕后再执行
线程0Fri Jun 12 22:38:06 CST 2020
线程1Fri Jun 12 22:38:08 CST 2020
线程2Fri Jun 12 22:38:10 CST 2020
继续执行主线程....
线程3Fri Jun 12 22:38:12 CST 2020
线程4Fri Jun 12 22:38:14 CST 2020

  如果有某个线程处理得比较慢,我们不可能让主线程一直等待,所以可以使用另外一个带指定时间的await方法——await(long time,TimeUnit unit),这个方法等待特定时间后,就会不再阻塞当前线程。

public class CountDownLatchTest {
    static CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(3);
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        new Thread(() -> {
            System.out.println("线程1--执行1");
            countDownLatch.countDown();
            System.out.println("线程1--执行2");
            countDownLatch.countDown();
            try {
                Thread.sleep(2000);
            }
            catch(InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("线程1--执行3");
        }).start();
        new Thread(() -> {
            System.out.println("线程2--执行1");
            countDownLatch.countDown();
        }).start();

        countDownLatch.await();  //等待 
        System.out.println("主线程执行");
    }
}

3、CyclicBarrier

3.1 栅栏的概念

  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。

  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;当拦截够了指定数量的线程之后会继续执行,并将栅栏的拦截线程数恢复为初始化后的数量。

public class CyclicBarrierTest implements Runnable {
    private CyclicBarrier cyclicBarrier;
    private int index ;

    public CyclicBarrierTest(CyclicBarrier cyclicBarrier, int index) {
        this.cyclicBarrier = cyclicBarrier;
        this.index = index;
    }

    public void run() {
        try {
            System.out.println("index: " + index);
            index--;
            cyclicBarrier.await();
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(11, new Runnable() {
            public void run() {
                System.out.println("所有特工到达屏障,准备开始执行秘密任务");
            }
        });   //栅栏构造方法
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new Thread(new CyclicBarrierTest(cyclicBarrier, i)).start();
        }
        cyclicBarrier.await();
        System.out.println("全部到达屏障--1....");
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new Thread(new CyclicBarrierTest(cyclicBarrier, i)).start();
        }
        cyclicBarrier.await();
        System.out.println("全部到达屏障--2....");
    }
}

3.2 应用场景

  可以用于多线程计算数据,最后合并计算结果的场景。例如,用一个Excel保存了用户所有银行流水,每个Sheet保存一个账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。

4、Executors

  Java 5+中的Executor接口定义一个执行线程的工具。它的子类型即线程池接口是ExecutorService。要配置一个线程池是比较复杂的,尤其是对于线程池的原理不是很清楚的情况下,因此在工具类 Executors 面提供了一些静态工厂方法,生成一些常用的线程池,如下所示: 

  • newSingleThreadExecutor:创建一个单线程的线程池。这个线程池只有一个线程在工作,也就是相当于单线程串行执行所有任务。如果这个唯一的线程因为异常结束,那么会有一个新的线程来替代它。此线程池保证所有任务的执行顺序按照任务的提交顺序执行(FIFO)。 
  • newFixedThreadPool:创建固定大小的线程池。每次提交一个任务就创建一个线程,直到线程达到线程池的最大大小。线程池的大小一旦达到最大值就会保持不变,如果某个线程因为执行异常而结束,那么线程池会补充一个新线程。
  • newCachedThreadPool:创建一个可缓存的线程池。如果线程池的大小超过了处理任务所需要的线程,那么就会回收部分空闲(60秒不执行任务)的线程,当任务数增加时,此线程池又可以智能的添加新线程来处理任务。此线程池不会对线程池大小做限制(Interger. MAX_VALUE),线程池大小完全依赖于操作系统(或者说JVM)能够创建的最大线程大小。 

 

  • newScheduledThreadPool:创建一个大小无限的线程池。此线程池支持定时以及周期性执行任务的需求。

Executors的使用参见:https://www.cnblogs.com/yufeng218/p/9941135.html

 

permits 表示许可线程的数量

并发工具类 Semaphore & CountDownLatch & CyclicBarrier & Executors

标签:支持   计算   size   功能   cti   node   rmi   并发包   超时   

原文地址:https://www.cnblogs.com/yufeng218/p/13111184.html

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