java常用并发工具介绍

来源：互联网发布：淘宝卖nb正品编辑：程序博客网时间：2024/06/08 07:29

本文主要介绍的工具包括:

CountDownLatch
Semaphore
CyclicBarrier
Exchanger

CountDownLatch

CountDownLatch可以使一个或多个线程等待一组事件发生。在CountDownLatch内部维护一个计数器(被初始化为一个正整数)，表示需要等待事件的数量。countDown()方法减少一个事件数量，await()将等待直到计数器为零的时候，才继续执行await后面的代码。如果计数器不为零，那么await将一直会阻塞等待直到计数器为零，或者阻赛线程中断/超时。

@Testpublic void test() throws InterruptedException {    // thread number    final int threadNum = Runtime.getRuntime().availableProcessors() + 1;    // start event    final CountDownLatch startEvent = new CountDownLatch(1);    // finish event    final CountDownLatch finishEvent = new CountDownLatch(threadNum);    for (int i = 0; i < threadNum; i++) {        new Thread(new Runnable() {            @Override            public void run() {                try {                    // await for start                    startEvent.await();                    System.out.println(Thread.currentThread() + " start at : " + System.currentTimeMillis());                    // current thread finish                    finishEvent.countDown();                } catch (InterruptedException ignore) {                }            }        }).start();        // sleep 0.5ms        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(500);    }    long startTime = System.currentTimeMillis();    startEvent.countDown();    // wait for all thread finish    finishEvent.await();    System.out.println("total finish cost : " + (System.currentTimeMillis() - startTime) + "ms");}

这个例子展示了如何在同一时间启动threadNum个线程，并且这threadNum个线程都完成后，记录执行结果。startEvent.await()将等待直到调用startEvent.countDown()。这是，所有线程在同一时间启动。当每个线程执行完毕的时候，会调用finishEvent.countDown()通知给主线程，finishEvent.await()将等待直到所有子线程都执行完毕。

打印结果：

Thread[Thread-1,5,main] start at : 1359782125125Thread[Thread-8,5,main] start at : 1359782125125Thread[Thread-7,5,main] start at : 1359782125125Thread[Thread-6,5,main] start at : 1359782125125Thread[Thread-5,5,main] start at : 1359782125125Thread[Thread-3,5,main] start at : 1359782125125Thread[Thread-0,5,main] start at : 1359782125125Thread[Thread-2,5,main] start at : 1359782125125Thread[Thread-4,5,main] start at : 1359782125125total finish cost : 1ms

Semaphore

Semaphore在内部持有一个虚拟的许可组(初始化的时候可以设置虚拟组的数量)，当执行某个操作的时候，调用acquire获得许可，在操作执行完成后调用release释放许可。如果没有许可可用，那么acquire方法会一直阻赛直到有许可可用为止，或者执行获取许可的线程终端或阻赛。

Semaphore可以用来控制某种资源的使用数量，或者同时使用特定资源的数量。利用这个特性，可以实现某种资源的资源池或者对容器实加边界。

@Testpublic void test() throws InterruptedException {    final BoundedList<Integer> list = new BoundedList<>(5);    new Thread(new Runnable() {        @Override        public void run() {            int index = 0;            while (true) {                try {                    list.add(index++);                    System.out.println(System.currentTimeMillis() + " add " + index);                } catch (InterruptedException ignore) {                }            }        }    }).start();    TimeUnit.SECONDS.sleep(1);    new Thread(new Runnable() {        @Override        public void run() {            int index = 0;            while (true) {                try {                    list.remove(index++);                    System.out.println(System.currentTimeMillis() + " remove " + index);                    TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(500);                } catch (InterruptedException ignore) {                }            }        }    }).start();    Thread.currentThread().join();}static class BoundedList<T> {    private final List<T> list;    private final Semaphore semaphore;    public BoundedList(int bound) {        this.list = new ArrayList<>();        semaphore = new Semaphore(bound);    }    public boolean add(T o) throws InterruptedException {        semaphore.acquire();        boolean added = false;        try {            added = list.add(o);            return added;        } finally {            if (!added) {                semaphore.release();            }        }    }    public boolean remove(T o) {        boolean removed = list.remove(o);        if (removed) {            semaphore.release();        }        return removed;    }}

这个例子展示了一个带边界的List，当向集合中添加元素的时候，首先获取许可。如果添加失败了，那么释放许可。当删除集合中的元素的时候，如果删除成功，释放一个许可。这样就能保证集合中的元素都是获得许可后才添加进来的，从而保证了集合的边界。

打印结果：

1359787233784 add 11359787233784 add 21359787233784 add 31359787233784 add 41359787233784 add 51359787234787 add 61359787234787 remove 11359787235288 remove 21359787235288 add 71359787235789 remove 31359787235789 add 81359787236290 remove 41359787236290 add 9….

在这个例子中，生产者向集合中添加元素，消费者删除元素，因为生产者的速度大于消费者，所以当集合中元素等于5的时候，就必须等待消费者删除一个元素后才能再继续添加，从打印结果可以看出这点。

CyclicBarrier

CyclicBarrier和CountDownLatch有些类似，它阻塞一组线程直到某个事件发生。可以把CyclicBarrier理解成一个障碍，当所有线程都到达这个”障碍”的时候，才能继续下个事件。如果所有线程到达barrier处，barrier打开释放所有线程，并且barrier可以继续使用。如果await方法超时，或者被中断，那么认为barrier被打破，所有在await上阻塞的线程都将抛出BrokenBarrierException。

@Testpublic void test() throws InterruptedException {    ExecutorService exec = Executors.newFixedThreadPool(Runtime.getRuntime()            .availableProcessors() + 1);    final int gate_threshold = 4;    final CyclicBarrier gate = new CyclicBarrier(gate_threshold, new Runnable() {        @Override        public void run() {            System.out.println("4 threads arrived, gate open...");        }    });    while (true) {        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep((long) (Math.random() * 1000));        exec.execute(new Runnable() {            @Override            public void run() {                System.out.println(Thread.currentThread() + " arrived");                try {                    gate.await();                } catch (InterruptedException e) {                    e.printStackTrace();                } catch (BrokenBarrierException e) {                    e.printStackTrace();                }            }        });    }}

这个例子假设有一堆线程到达gate处，每当到达gate处的线程数达到gate_threshold时,gate打开释放这些线程并进入下次一次循环。

Exchanger

Exchanger提供两个线程以线程安全的形式交换数据，exchange等待另一个线程到达exchange方法，然后把数据给另一个线程并且接收

另一个线程交换过来的数据。

@Testpublic void test() throws InterruptedException {        final int size =10;    final Exchanger<List<Integer>> exchanger = new Exchanger<>();    final List<Integer> emptyList = new ArrayList<>();    final List<Integer> fullList = new ArrayList<>();        Thread producer = new Thread(new Runnable() {        @Override        public void run() {            List<Integer> currentList = emptyList;            while (true){               if(currentList.size()<size){                   int num = (int)( Math.random() * 10000);                   currentList.add(num);                   System.out.println("producer : " + num);                   try {                       TimeUnit.MILLISECONDS.sleep((long) (Math.random()*1000));                   } catch (InterruptedException ignore) {                   }               }else {                   try {                       System.out.println("producer : list full wait exchange");                       currentList =  exchanger.exchange(currentList);                       System.out.println("producer : exchanged");                   } catch (InterruptedException ignore) {                                          }               }            }        }    });    Thread consumer = new Thread(new Runnable() {        @Override        public void run() {            List<Integer> currentList = fullList;            while (true){                if(currentList.size()!=0){                    Integer remove = currentList.remove(0);                    System.out.println("consumer : " + remove);                    try {                        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep((long) (Math.random()*1000));                    } catch (InterruptedException ignore) {                    }                }else {                    try {                        System.out.println("consumer : list empty wait exchange");                        currentList =  exchanger.exchange(currentList);                        System.out.println("consumer : exchanged");                    } catch (InterruptedException ignore) {                    }                }            }        }    });    producer.start();    consumer.start();    producer.join();    consumer.join();}

这个例子展示了一个生产者/消费者的例子。当生产者填慢list后，等待交换。同样当消费者消耗完list，也等待交换。