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J.U.C 系列之 Tools
JDK 5.0 开始，java并发大师Doug lea 为我们带来了更高效更应用的java并发API Java.util.concurrent包，简称J.U.C
J.U.C 体系由如下五个知识结构构成
本节我们首先来介绍其中的并发辅助工具类 Tools
Tools又由几个主要的工具类构成，如下所示‘
一 等待多线程完成的CountDownLatch
CountDownLatch允许一个或者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表里面的多个sheet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，等到多有sheet的数据都解析完成之后，程序需要提示解析完成。在这个需求里面要求实现主线程等待所有线程完成sheet的解析操作，最简单的就是使用Thread 的join方法，这里不在讨论，若不清楚可以自行查看，我们这里来看看若使用CountDownLatch如何实现。
代码如下若是
import java.util.concurrent.CountDownLatch;public class CountDownLatchTest { /* * CountDownLatch 构造函数接受一个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.这里我们测试等待2个点完成 每次调用countDown方法N就会减一 */ static CountDownLatch c = new CountDownLatch(2); public static void main(String[] args) throws InterruptedException { new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { System.out.println(1); c.countDown(); System.out.println(2); c.countDown(); } }).start(); //await 方法会阻塞当前线程，直到计数器N的值变为0， //由于countDown方法可以在任何线程执行，所以这里的N个点可以是N个线程 c.await(); System.out.println(3); }}
如果某个sheet的解析处理的异常缓慢，我们不可能让主线程一直等待，所以可以使用另一个带超时等待的await方法await(Long time,TimeUnit unit),这个方法等待指定时间后，就不会继续阻塞当前线程。
注：countDownLatch不能够重新初始化或者修改内部计数器值
二 同步循环屏障 CyclicBarrier
CyclicBarrier的字面量的意思是可循环使用的屏障。它主要做的是，让一组线程达到一个屏障时被阻塞，直到最后一个线程到达屏障点时，屏障才会被打开，所有被屏障拦截的线程才会继续执行。
具体效果图如下所示
CyclicBarrier 提供2个构造方法：
public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) {} public CyclicBarrier(int parties) {}
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状态时首先执行的任务。
下面我们通过实例演示如何使用CyclicBarrier
package com.wirt;import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;import java.util.concurrent.CyclicBarrier;public class CyclicBarrierTest { static CyclicBarrier c = new CyclicBarrier(2,new A()); public static void main(String[] args) throws InterruptedException { new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { try { c.await(); } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(1); } }).start(); try { c.await(); } catch (BrokenBarrierException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println(2); } static class A implements Runnable{ @Override public void run() { System.out.println(3); } }}
因为设置了拦截数量是2，且两个线程都到达屏障后优先执行A任务，然后在执行到达屏障的任务
三 控制并发线程数的Semaphore
Semaphore(信号量)是用来控制同时访问特定资源的线程数量，他通过协调各个线程以保证合理的使用公共资源。
Semaphore 可以用于做流量控制，特别是公共资源的应用场景，比如数据库连接，加入有一个需求，要读取几万个文件的数据，因为都是IO密集型任务，我们可以启动几十个线程并发的读取。但是到读到内存后，还是要存储到数据库中，而数据库的连接数只有十个，这是我们必须控制只有十个线程同时获取数据库连接保存数据，否则报错无法获取数据库连接，这个时候，就可以使用Semaphore来做流量控制。示例代码如下
import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors;import java.util.concurrent.Semaphore;public class SemaphoreTest { private static final int COUNT = 30; private static ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(COUNT); private static Semaphore s = new Semaphore(10); public static void main(String[] args) { for(int i =0;i<COUNT;i++){ threadPool.execute(new Runnable() { @Override public void run() { try { s.acquire(); //获取许可证 System.out.println("save data"); s.release(); //释放许可证 } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }); } threadPool.shutdown(); }}
在代码中，虽然有30个线程任务在执行，但是只有10个线程可以同时并发执行。
四 线程间交换数据的Exchanger
Exchanger 是一个用于线程间协作的工具类，用于进行线程间的数据交换，它提供一个同步点，在这个同步点，两个线程通过执行exchanger方法，进行交换数据，如果第一个线程先执行exchanger,它会阻塞等待第二个线程执行exchanger方法，当两个线程都达到同步点时，这两个线程交换数据。
下面通过示例演示Exchanger用法
package com.wirt;import java.util.concurrent.Exchanger;import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors;import java.util.concurrent.Semaphore;public class ExchangerTest { private static final Exchanger<String> exgr = new Exchanger<String>(); private static final ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(2); public static void main(String[] args) { threadPool.execute(new Runnable() { @Override public void run() { String A = "银行流水A"; //A录入银行流水数据 try { exgr.exchange(A); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }); threadPool.execute(new Runnable() { @Override public void run() { String B = "银行流水B"; //B录入银行流水数据 try { String A = exgr.exchange(B); System.out.println("A和B数据是否一致:"+A.equals(B)+"; A="+A+"; B="+B); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }); threadPool.shutdown(); }}
五 总结
| 工具类 | 使用场景 |
| CountDownLatch | 多线程同时解析一个Excel中多个sheet，等到所有sheet解析完成，程序提示完成 |
| CyclicBarrier | 多线程计算数据，最后合并计算结果 |
| Semaphore | 用于流量控制，特别是公共资源有限情况下的应用场景，例如数据库连接 |
| Exchanger | 1 可以用于遗传算法 2 可以用于校对工作 |
参考：《Java并发编程艺术》
工具类之Executors放在下一节
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