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1、java.util.concurrent 包下的类分类图

  • locks部分:显式锁(互斥锁和速写锁)相关;
  • atomic部分:原子变量类相关,是构建非阻塞算法的基础;
  • executor部分:线程池相关;
  • collections部分:并发容器相关;
  • tools部分:同步工具相关,如信号量、闭锁、栅栏等功能;

1、1 collections部分:

1、1、1  BlockingQueue

  BlockingQueue为接口,如果要是他,需要使用实现他的子类;

  BlockingQueue的子类包括'

    ArrayBlockingQueue;

    DelayQueue;

    LinkedBlockingQueue;

    SynchronousQueue;

    PriorirtyBlockingQueue;

    TransferQueue;

  

BlockingQueue 用法

BlockingQueue 通常用于一个线程生产对象,而另外一个线程消费这些对象的场景。下图是对这个原理的阐述:

一个线程往里边放,另外一个线程从里边取的一个 BlockingQueue。

一个线程将会持续生产新对象并将其插入到队列之中,直到队列达到它所能容纳的临界点。也就是说,它是有限的。如果该阻塞队列到达了其临界点,负责生产的线程将会在往里边插入新对象时发生阻塞。它会一直处于阻塞之中,直到负责消费的线程从队列中拿走一个对象。负责消费的线程将会一直从该阻塞队列中拿出对象。如果消费线程尝试去从一个空的队列中提取对象的话,这个消费线程将会处于阻塞之中,直到一个生产线程把一个对象丢进队列。

BlockingQueue 的方法

BlockingQueue 具有 4 组不同的方法用于插入、移除以及对队列中的元素进行检查。如果请求的操作不能得到立即执行的话,每个方法的表现也不同。这些方法如下:

四组不同的行为方式解释:

抛异常:如果试图的操作无法立即执行,抛一个异常。
特定值:如果试图的操作无法立即执行,返回一个特定的值(常常是 true / false)。
阻塞:如果试图的操作无法立即执行,该方法调用将会发生阻塞,直到能够执行。
超时:如果试图的操作无法立即执行,该方法调用将会发生阻塞,直到能够执行,但等待时间不会超过给定值。返回一个特定值以告知该操作是否成功(典型的是 true / false)。

无法向一个 BlockingQueue 中插入 null。如果你试图插入 null,BlockingQueue 将会抛出一个 NullPointerException。

可以访问到 BlockingQueue 中的所有元素,而不仅仅是开始和结束的元素。比如说,你将一个对象放入队列之中以等待处理,但你的应用想要将其取消掉。那么你可以调用诸如 remove(o) 方法来将队列之中的特定对象进行移除。但是这么干效率并不高(译者注:基于队列的数据结构,获取除开始或结束位置的其他对象的效率不会太高),因此你尽量不要用这一类的方法,除非你确实不得不那么做。

Java 中使用 BlockingQueue 的例子

这里是一个 Java 中使用 BlockingQueue 的示例。本示例使用的是 BlockingQueue 接口的 ArrayBlockingQueue 实现。

首先,BlockingQueueExample 类分别在两个独立的线程中启动了一个 Producer 和 一个 Consumer。

Producer 向一个共享的 BlockingQueue 中注入字符串,而 Consumer 则会从中把它们拿出来。

  1. public class BlockingQueueExample {
  2.  
  3. public static void main(String[] args) throws Exception {
  4.  
  5. BlockingQueue queue = new ArrayBlockingQueue(1024);
  6.  
  7. Producer producer = new Producer(queue);
  8. Consumer consumer = new Consumer(queue);
  9.  
  10. new Thread(producer).start();
  11. new Thread(consumer).start();
  12.  
  13. Thread.sleep(4000);
  14. }
  15. }

以下是 Producer 类。注意它在每次 put() 调用时是如何休眠一秒钟的。这将导致 Consumer 在等待队列中对象的时候发生阻塞。

  1. public class Producer implements Runnable{
  2.  
  3. protected BlockingQueue queue = null;
  4.  
  5. public Producer(BlockingQueue queue) {
  6. this.queue = queue;
  7. }
  8.  
  9. public void run() {
  10. try {
  11. queue.put("1"); //无需考虑安全问题 直接使用
  12. Thread.sleep(1000);
  13. queue.put("2");
  14. Thread.sleep(1000);
  15. queue.put("3");
  16. } catch (InterruptedException e) {
  17. e.printStackTrace();
  18. }
  19. }
  20. }
 

以下是 Consumer 类。它只是把对象从队列中抽取出来,然后将它们打印到 System.out。

  1. public class Consumer implements Runnable{
  2.  
  3. protected BlockingQueue queue = null;
  4.  
  5. public Consumer(BlockingQueue queue) {
  6. this.queue = queue;
  7. }
  8.  
  9. public void run() {
  10. try {
  11. System.out.println(queue.take());
  12. System.out.println(queue.take());
  13. System.out.println(queue.take());
  14. } catch (InterruptedException e) {
  15. e.printStackTrace();
  16. }
  17. }
  18. }

数组阻塞队列 ArrayBlockingQueue

  ArrayBlockingQueue 类实现了 BlockingQueue 接口。

  ArrayBlockingQueue 是一个有界的阻塞队列,其内部实现是将对象放到一个数组里。有界也就意味着,它不能够存储无限多数量的元素。它有一个同一时间能够存储元素数量的上限。

  你可以在对其初始化的时候设定这个上限,但之后就无法对这个上限进行修改了(译者注:因为它是基于数组实现的,也就具有数组的特性:一旦初始化,大小就无法修改)。

  ‘ArrayBlockingQueue 内部以 FIFO(先进先出)的顺序对元素进行存储。队列中的头元素在所有元素之中是放入时间最久的那个,而尾元素则是最短的那个。

  ArrayBlockingQueue的使用代码案例见上例代码。

4. 延迟队列 DelayQueue

DelayQueue 实现了 BlockingQueue 接口。DelayQueue 对元素进行持有直到一个特定的延迟到期。注入其中的元素必须实现 java.util.concurrent.Delayed 接口,该接口定义:

  1. public interface Delayed extends Comparable<Delayed< {
  2.  
  3. public long getDelay(TimeUnit timeUnit); //注意此处的TimeUnit的使用
  4.  
  5. }

DelayQueue 将会在每个元素的 getDelay() 方法返回的值的时间段之后才释放掉该元素。如果返回的是 0 或者负值,延迟将被认为过期,该元素将会在 DelayQueue 的下一次 take 被调用的时候被释放掉。

也就是说通过getDelay返回元素到期时间,只有元素在队列中存在的时间超过该时间后,才可以在延迟队列取出该对象;

传递给 getDelay 方法的 getDelay 实例是一个枚举类型,它表明了将要延迟的时间段。

TimeUnit 枚举将会取以下值:

  1. DAYS
  2. HOURS
  3. MINUTES
  4. SECONDS
  5. MILLISECONDS
  6. MICROSECONDS
  7. NANOSECONDS

正如你所看到的,Delayed 接口也继承了 java.lang.Comparable 接口,这也就意味着 Delayed 对象之间可以进行对比。这个在对 DelayQueue 队列中的元素进行添加时排序,因此它们可以根据过期时间进行有序释放。以下是使用 DelayQueue 的例子:

 

DelayQueue的两个应用案例:【注意该案例中用到了 concrrent 包下的 tools 下的  countDownLatch 如果对该部分不理解 先看 1.2 部门的 Tools 】

1、2  Tools部分:

  CountDownLatch用法

  CountDownLatch类位于java.util.concurrent包下,利用它可以实现类似计数器的功能。比如有一个任务A,它要等待其他4个任务执行完毕之后才能执行,此时就可以利用CountDownLatch来实现这种功能了。

  通俗一点的说 就是 使用CountDownLatch 时  几个线程使用同一个CountDownLatch对象 有一个线程调用wait方法  其他线程使用countDown()方法,当最后计数器减到0的时候,wait调用处 继续往下执行;

  CountDownLatch类只提供了一个构造器:

 
  1. public CountDownLatch(int count) { }; //参数count为计数值

然后下面这3个方法是CountDownLatch类中最重要的方法:

  1. public void await() throws InterruptedException { }; //调用await()方法的线程会被挂起,它会等待直到count值为0才继续执行
  2. public boolean await(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException { }; //和await()类似,只不过等待一定的时间后count值还没变为0的话就会继续执行
  3. public void countDown() { }; //将count值减1

下面看使用范例:

  1. public class Test {
  2. public static void main(String[] args) {
  3. final CountDownLatch latch = new CountDownLatch(2);
  4.  
  5. new Thread(){
  6. public void run() {
  7. try {
  8. System.out.println("子线程"+Thread.currentThread().getName()+"正在执行");
  9. Thread.sleep(3000);
  10. System.out.println("子线程"+Thread.currentThread().getName()+"执行完毕");
  11. latch.countDown();
  12. } catch (InterruptedException e) {
  13. e.printStackTrace();
  14. }
  15. };
  16. }.start();
  17.  
  18. new Thread(){
  19. public void run() {
  20. try {
  21. System.out.println("子线程"+Thread.currentThread().getName()+"正在执行");
  22. Thread.sleep(3000);
  23. System.out.println("子线程"+Thread.currentThread().getName()+"执行完毕");
  24. latch.countDown();
  25. } catch (InterruptedException e) {
  26. e.printStackTrace();
  27. }
  28. };
  29. }.start();
  30.  
  31. try {
  32. System.out.println("等待2个子线程执行完毕...");
  33. latch.await();
  34. System.out.println("2个子线程已经执行完毕");
  35. System.out.println("继续执行主线程");
  36. } catch (InterruptedException e) {
  37. e.printStackTrace();
  38. }
  39. }
  40. }

执行结果;

  1. 线程Thread-0正在执行
  2. 线程Thread-1正在执行
  3. 等待2个子线程执行完毕...
  4. 线程Thread-0执行完毕
  5. 线程Thread-1执行完毕
  6. 2个子线程已经执行完毕
  7. 继续执行主线程

CyclicBarrier用法

字面意思回环栅栏,通过它可以实现让一组线程等待至某个状态之后再全部同时执行。叫做回环是因为当所有等待线程都被释放以后,CyclicBarrier可以被重用。我们暂且把这个状态就叫做barrier,当调用await()方法之后,线程就处于barrier了。

通俗的讲 就是 使用 CyclicBrarrier 几个线程在执行到需要进行栅栏的地方时 调用 CyclicBrarrier 对象的 wait 方法 然后当所有的对象都执行到栅栏的地方后 统一进行放行 往后执行;

CyclicBarrier类位于java.util.concurrent包下,CyclicBarrier提供2个构造器:

  1. public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) {
  2. }
  3.  
  4. public CyclicBarrier(int parties) {
  5. }

参数parties指让多少个线程或者任务等待至barrier状态;

参数barrierAction为当这些线程都达到barrier状态时会执行的内容;其实就是 当所有线程到达栅栏后,如果需要执行在放行前需要执行一个其他操作,可以实现runnable的run方法,此时会调用一个线程执行run方法;

然后CyclicBarrier中最重要的方法就是await方法,它有2个重载版本:

  1. public int await() throws InterruptedException, BrokenBarrierException { };
  2. public int await(long timeout, TimeUnit unit)throws InterruptedException,BrokenBarrierException,TimeoutException { };

第一个版本比较常用,用来挂起当前线程,直至所有线程都到达barrier状态再同时执行后续任务;

第二个版本是让这些线程等待至一定的时间,如果还有线程没有到达barrier状态就直接让到达barrier的线程执行后续任务。

下面举几个例子就明白了:

假若有若干个线程都要进行写数据操作,并且只有所有线程都完成写数据操作之后,这些线程才能继续做后面的事情,此时就可以利用CyclicBarrier了:

  1. public class Test {
  2. public static void main(String[] args) {
  3. int N = 4;
  4. CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(N);
  5. for(int i=0;i<N;i++)
  6. new Writer(barrier).start();
  7. }
  8. static class Writer extends Thread{
  9. private CyclicBarrier cyclicBarrier;
  10. public Writer(CyclicBarrier cyclicBarrier) {
  11. this.cyclicBarrier = cyclicBarrier;
  12. }
  13.  
  14. @Override
  15. public void run() {
  16. System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+"正在写入数据...");
  17. try {
  18. Thread.sleep(5000); //以睡眠来模拟写入数据操作
  19. System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+"写入数据完毕,等待其他线程写入完毕");
  20. cyclicBarrier.await(); //栅栏的地方 所有线程停留在此处等待其他线程执行到此
  21. } catch (InterruptedException e) {
  22. e.printStackTrace();
  23. }catch(BrokenBarrierException e){
  24. e.printStackTrace();
  25. }
  26. System.out.println("所有线程写入完毕,继续处理其他任务...");
  27. }
  28. }
  29. }

测试结果:

  1. 线程Thread-0正在写入数据...
  2. 线程Thread-3正在写入数据...
  3. 线程Thread-2正在写入数据...
  4. 线程Thread-1正在写入数据...
  5. 线程Thread-2写入数据完毕,等待其他线程写入完毕
  6. 线程Thread-0写入数据完毕,等待其他线程写入完毕
  7. 线程Thread-3写入数据完毕,等待其他线程写入完毕
  8. 线程Thread-1写入数据完毕,等待其他线程写入完毕
  9. 所有线程写入完毕,继续处理其他任务...
  10. 所有线程写入完毕,继续处理其他任务...
  11. 所有线程写入完毕,继续处理其他任务...
  12. 所有线程写入完毕,继续处理其他任务...

  从上面输出结果可以看出,每个写入线程执行完写数据操作之后,就在等待其他线程写入操作完毕。

  当所有线程线程写入操作完毕之后,所有线程就继续进行后续的操作了。

  如果说想在所有线程写入操作完之后,进行额外的其他操作可以为CyclicBarrier提供Runnable参数:

  1. public class Test {
  2. public static void main(String[] args) {
  3. int N = 4;
  4. CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(N,new Runnable() {
  5. @Override
  6. public void run() {
  7. System.out.println("当前线程"+Thread.currentThread().getName());
  8. }
  9. });
  10.  
  11. for(int i=0;i<N;i++)
  12. new Writer(barrier).start();
  13. }
  14. static class Writer extends Thread{
  15. private CyclicBarrier cyclicBarrier;
  16. public Writer(CyclicBarrier cyclicBarrier) {
  17. this.cyclicBarrier = cyclicBarrier;
  18. }
  19.  
  20. @Override
  21. public void run() {
  22. System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+"正在写入数据...");
  23. try {
  24. Thread.sleep(5000); //以睡眠来模拟写入数据操作
  25. System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+"写入数据完毕,等待其他线程写入完毕");
  26. cyclicBarrier.await();
  27. } catch (InterruptedException e) {
  28. e.printStackTrace();
  29. }catch(BrokenBarrierException e){
  30. e.printStackTrace();
  31. }
  32. System.out.println("所有线程写入完毕,继续处理其他任务...");
  33. }
  34. }
  35. }

测试结果:

  1. 线程Thread-0正在写入数据...
  2. 线程Thread-1正在写入数据...
  3. 线程Thread-2正在写入数据...
  4. 线程Thread-3正在写入数据...
  5. 线程Thread-0写入数据完毕,等待其他线程写入完毕
  6. 线程Thread-1写入数据完毕,等待其他线程写入完毕
  7. 线程Thread-2写入数据完毕,等待其他线程写入完毕
  8. 线程Thread-3写入数据完毕,等待其他线程写入完毕
  9. 当前线程Thread-3
  10. 所有线程写入完毕,继续处理其他任务...
  11. 所有线程写入完毕,继续处理其他任务...
  12. 所有线程写入完毕,继续处理其他任务...
  13. 所有线程写入完毕,继续处理其他任务...

当栅栏处的wait方法使用带有设定时间参数的时候,当等待Barrier过程中 超过时间后  就抛出异常并继续执行后面的任务。

案例代码:

  1. public class Test {
  2. public static void main(String[] args) {
  3. int N = 4;
  4. CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(N);
  5.  
  6. for(int i=0;i<N;i++) {
  7. if(i<N-1)
  8. new Writer(barrier).start();
  9. else { //最后一个线程等待5000毫秒后再执行,使得其他线程会发生超时 抛出异常
  10. try {
  11. Thread.sleep(5000);
  12. } catch (InterruptedException e) {
  13. e.printStackTrace();
  14. }
  15. new Writer(barrier).start();
  16. }
  17. }
  18. }
  19. static class Writer extends Thread{
  20. private CyclicBarrier cyclicBarrier;
  21. public Writer(CyclicBarrier cyclicBarrier) {
  22. this.cyclicBarrier = cyclicBarrier;
  23. }
  24.  
  25. @Override
  26. public void run() {
  27. System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+"正在写入数据...");
  28. try {
  29. Thread.sleep(5000); //以睡眠来模拟写入数据操作
  30. System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+"写入数据完毕,等待其他线程写入完毕");
  31. try {
  32. cyclicBarrier.await(2000, TimeUnit.MILLISECONDS);
  33. } catch (TimeoutException e) {
  34. // TODO Auto-generated catch block
  35. e.printStackTrace();
  36. }
  37. } catch (InterruptedException e) {
  38. e.printStackTrace();
  39. }catch(BrokenBarrierException e){
  40. e.printStackTrace();
  41. }
  42. System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"所有线程写入完毕,继续处理其他任务...");
  43. }
  44. }
  45. }
  1. 线程Thread-0正在写入数据...
  2. 线程Thread-2正在写入数据...
  3. 线程Thread-1正在写入数据...
  4. 线程Thread-2写入数据完毕,等待其他线程写入完毕
  5. 线程Thread-0写入数据完毕,等待其他线程写入完毕
  6. 线程Thread-1写入数据完毕,等待其他线程写入完毕
  7. 线程Thread-3正在写入数据...
  8. java.util.concurrent.TimeoutException
  9. Thread-1所有线程写入完毕,继续处理其他任务...
  10. Thread-0所有线程写入完毕,继续处理其他任务...
  11. at java.util.concurrent.CyclicBarrier.dowait(Unknown Source)
  12. at java.util.concurrent.CyclicBarrier.await(Unknown Source)
  13. at com.cxh.test1.Test$Writer.run(Test.java:58)
  14. java.util.concurrent.BrokenBarrierException
  15. at java.util.concurrent.CyclicBarrier.dowait(Unknown Source)
  16. at java.util.concurrent.CyclicBarrier.await(Unknown Source)
  17. at com.cxh.test1.Test$Writer.run(Test.java:58)
  18. java.util.concurrent.BrokenBarrierException
  19. at java.util.concurrent.CyclicBarrier.dowait(Unknown Source)
  20. at java.util.concurrent.CyclicBarrier.await(Unknown Source)
  21. at com.cxh.test1.Test$Writer.run(Test.java:58)
  22. Thread-2所有线程写入完毕,继续处理其他任务...
  23. java.util.concurrent.BrokenBarrierException
  24. 线程Thread-3写入数据完毕,等待其他线程写入完毕
  25. at java.util.concurrent.CyclicBarrier.dowait(Unknown Source)
  26. at java.util.concurrent.CyclicBarrier.await(Unknown Source)
  27. at com.cxh.test1.Test$Writer.run(Test.java:58)
  28. Thread-3所有线程写入完毕,继续处理其他任务...

另外CyclicBarrier是可以重用的,看下面这个例子:

  1. public class Test {
  2. public static void main(String[] args) {
  3. int N = 4;
  4. CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(N);
  5.  
  6. for(int i=0;i<N;i++) {
  7. new Writer(barrier).start();
  8. }
  9.  
  10. try {
  11. Thread.sleep(25000);
  12. } catch (InterruptedException e) {
  13. e.printStackTrace();
  14. }
  15.  
  16. System.out.println("CyclicBarrier重用");
  17.  
  18. for(int i=0;i<N;i++) {
  19. new Writer(barrier).start();
  20. }
  21. }
  22. static class Writer extends Thread{
  23. private CyclicBarrier cyclicBarrier;
  24. public Writer(CyclicBarrier cyclicBarrier) {
  25. this.cyclicBarrier = cyclicBarrier;
  26. }
  27.  
  28. @Override
  29. public void run() {
  30. System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+"正在写入数据...");
  31. try {
  32. Thread.sleep(5000); //以睡眠来模拟写入数据操作
  33. System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+"写入数据完毕,等待其他线程写入完毕");
  34.  
  35. cyclicBarrier.await();
  36. } catch (InterruptedException e) {
  37. e.printStackTrace();
  38. }catch(BrokenBarrierException e){
  39. e.printStackTrace();
  40. }
  41. System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"所有线程写入完毕,继续处理其他任务...");
  42. }
  43. }
  44. }

测试结果:

  1. 线程Thread-0正在写入数据...
  2. 线程Thread-1正在写入数据...
  3. 线程Thread-3正在写入数据...
  4. 线程Thread-2正在写入数据...
  5. 线程Thread-1写入数据完毕,等待其他线程写入完毕
  6. 线程Thread-3写入数据完毕,等待其他线程写入完毕
  7. 线程Thread-2写入数据完毕,等待其他线程写入完毕
  8. 线程Thread-0写入数据完毕,等待其他线程写入完毕
  9. Thread-0所有线程写入完毕,继续处理其他任务...
  10. Thread-3所有线程写入完毕,继续处理其他任务...
  11. Thread-1所有线程写入完毕,继续处理其他任务...
  12. Thread-2所有线程写入完毕,继续处理其他任务...
  13. CyclicBarrier重用
  14. 线程Thread-4正在写入数据...
  15. 线程Thread-5正在写入数据...
  16. 线程Thread-6正在写入数据...
  17. 线程Thread-7正在写入数据...
  18. 线程Thread-7写入数据完毕,等待其他线程写入完毕
  19. 线程Thread-5写入数据完毕,等待其他线程写入完毕
  20. 线程Thread-6写入数据完毕,等待其他线程写入完毕
  21. 线程Thread-4写入数据完毕,等待其他线程写入完毕
  22. Thread-4所有线程写入完毕,继续处理其他任务...
  23. Thread-5所有线程写入完毕,继续处理其他任务...
  24. Thread-6所有线程写入完毕,继续处理其他任务...
  25. Thread-7所有线程写入完毕,继续处理其他任务...

Semaphore用法

  Semaphore翻译成字面意思为 信号量,Semaphore可以控同时访问的线程个数,通过 acquire() 获取一个许可,如果没有就等待,而 release() 释放一个许可。

  Semaphore类位于java.util.concurrent包下,它提供了2个构造器:

  1. public Semaphore(int permits) { //参数permits表示许可数目,即同时可以允许多少线程进行访问
  2. sync = new NonfairSync(permits);
  3. }
  4. public Semaphore(int permits, boolean fair) { //这个多了一个参数fair表示是否是公平的,即等待时间越久的越先获取许可
  5. sync = (fair)? new FairSync(permits) : new NonfairSync(permits);
  6. }

下面说一下Semaphore类中比较重要的几个方法,首先是acquire()、release()方法:

  1. public void acquire() throws InterruptedException { } //获取一个许可
  2. public void acquire(int permits) throws InterruptedException { } //获取permits个许可
  3. public void release() { } //释放一个许可
  4. public void release(int permits) { } //释放permits个许可

acquire()用来获取一个许可,若无许可能够获得,则会一直等待,直到获得许可。

release()用来释放许可。注意,在释放许可之前,必须先获获得许可。

这4个方法都会被阻塞,如果想立即得到执行结果,可以使用下面几个方法

  1. public boolean tryAcquire() { }; //尝试获取一个许可,若获取成功,则立即返回true,若获取失败,则立即返回false
  2. public boolean tryAcquire(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException { }; //尝试获取一个许可,若在指定的时间内获取成功,则立即返回true,否则则立即返回false
  3. public boolean tryAcquire(int permits) { }; //尝试获取permits个许可,若获取成功,则立即返回true,若获取失败,则立即返回false
  4. public boolean tryAcquire(int permits, long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException { }; //尝试获取permits个许可,若在指定的时间内获取成功,则立即返回true,否则则立即返回false

下面通过一个例子来看一下Semaphore的具体使用:

假若一个工厂有5台机器,但是有8个工人,一台机器同时只能被一个工人使用,只有使用完了,其他工人才能继续使用。那么我们就可以通过Semaphore来实现:【acquire 是阻塞式等待获得执行许可】

  1. public class Test {
  2. public static void main(String[] args) {
  3. int N = 8; //工人数
  4. Semaphore semaphore = new Semaphore(5); //机器数目
  5. for(int i=0;i<N;i++)
  6. new Worker(i,semaphore).start();
  7. }
  8.  
  9. static class Worker extends Thread{
  10. private int num;
  11. private Semaphore semaphore;
  12. public Worker(int num,Semaphore semaphore){
  13. this.num = num;
  14. this.semaphore = semaphore;
  15. }
  16.  
  17. @Override
  18. public void run() {
  19. try {
  20. semaphore.acquire(); //如果新线程进入后不能够获得许可 则会阻塞 直到获得许可然后再往下执行
              //获得到使用资源的能力 并发执行的线程数 取决于 semaphore 的个数配置 此配置数也就是 可用资源的数目
  21. System.out.println("工人"+this.num+"占用一个机器在生产...");
  22. Thread.sleep(2000);
  23. System.out.println("工人"+this.num+"释放出机器");
  24. semaphore.release(); //释放许可
  25. } catch (InterruptedException e) {
  26. e.printStackTrace();
  27. }
  28. }
  29. }
  30. }

测试结果:

  1. 工人0占用一个机器在生产...
  2. 工人1占用一个机器在生产...
  3. 工人2占用一个机器在生产...
  4. 工人4占用一个机器在生产...
  5. 工人5占用一个机器在生产...
  6. 工人0释放出机器
  7. 工人2释放出机器
  8. 工人3占用一个机器在生产...
  9. 工人7占用一个机器在生产...
  10. 工人4释放出机器
  11. 工人5释放出机器
  12. 工人1释放出机器
  13. 工人6占用一个机器在生产...
  14. 工人3释放出机器
  15. 工人7释放出机器
  16. 工人6释放出机器

exchanger 用法

  Exchanger是在两个任务之间交换对象的栅栏,当这些任务进入栅栏时,它们各自拥有一个对象。当他们离开时,它们都拥有之前由对象持有的对象。

  它典型的应用场景是:一个任务在创建对象,这些对象的生产代价很高昂,而另一个任务在消费这些对象。通过这种方式,可以有更多的对象在被创建的同时被消费。

  1. public class ExchangerTest {
  2. public static void main(String[] args) {
  3. ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
  4. final Exchanger exchanger = new Exchanger();
  5. executor.execute(new Runnable() {
  6. String data1 = "Ling";
  7.  
  8. @Override
  9. public void run() {
  10. doExchangeWork(data1, exchanger);
  11. }
  12. });
  13.  
  14. executor.execute(new Runnable() {
  15. String data2 = "huhx";
  16.  
  17. @Override
  18. public void run() {
  19. doExchangeWork(data2, exchanger);
  20. }
  21. });
  22. executor.shutdown(); //把线程池停掉 释放资源
  23. }
  24.  
  25. private static void doExchangeWork(String data1, Exchanger exchanger) {
  26. try {
  27. System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在把数据 " + data1 + " 交换出去");
  28. Thread.sleep((long) (Math.random() * 1000));
  29.  
  30. String data2 = (String) exchanger.exchange(data1);
  31. System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "交换数据 到 " + data2);
  32. } catch (InterruptedException e) {
  33. e.printStackTrace();
  34. }
  35. }
  36. }

Tools 总结:

下面对上面说的三个辅助类进行一个总结:

1)CountDownLatch和CyclicBarrier都能够实现线程之间的等待,只不过它们侧重点不同:

CountDownLatch一般用于某个线程A等待若干个其他线程执行完任务之后,它才执行;

而CyclicBarrier一般用于一组线程互相等待至某个状态,然后这一组线程再同时执行;

另外,CountDownLatch是不能够重用的,而CyclicBarrier是可以重用的。

2)Semaphore其实和锁有点类似,它一般用于控制对某组资源的访问权限。

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