计数器：CountDownLatch

CountDownLatch类似于一个计数器，和Atomic类比较相近，操作是原子的，即多个线程同时只能有一个可以去操作。CountDownLatch对象设置一个初始的数字作为计数值，任何调用这个对象上的await()方法都会阻塞，直到这个计数器的计数值被其他的线程调用countDown()减为0为止。典型的应用场景就是：有一个任务想要往下执行，但必须要等到其他的任务执行完毕后才可以继续往下执行。例如在Zookeeper的使用过程中，由于客户端与服务器建立连接是异步调用的，因此主线程需要await()阻塞直至异步回调countDown()完成。

代码示例：

public class CountDownLatchTest {


    public static void main(String[] args) {

        final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(2);

        Thread work1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {

                System.out.println(Thread.currentThread() + " doing work...start");

                try {
                    Thread.sleep(200);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

                System.out.println(Thread.currentThread() + " doing work...end ");
                countDownLatch.countDown();
            }
        },"work1");


        Thread work2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {

                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " doing work...start");

                try {
                    Thread.sleep(200);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " doing work...end ");
                countDownLatch.countDown();
            }
        },"work2");

        work1.start();
        work2.start();

        try {
            countDownLatch.await();
            System.out.println("all workers finish ");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }


    }


}

齐步走：CyclicBarrier

Barrier的意思是栅栏，就是让一组线程相互等待，直至所有线程都到齐了，那么就可以齐步走。Cyclic是循环的意思，就是说Barrier可以循环使用。CyclicBarrier主要的方法就是await()，较CountDownLatch的await()虽然都是阻塞，但是CyclicBarrier.await()有返回值int，即当前线程是第几个到达这个Barrier的线程。

构造CyclicBarrier时指定计数值，await() 方法每被调用一次，计数便会减少1，并阻塞住当前线程。当计数减至0时，阻塞解除，所有在此 CyclicBarrier 上面阻塞的线程开始运行。在这之后，如果再次调用 await() 方法，计数就又会变成 N-1，新一轮重新开始。在构造方法上还可以传递一个Runnable对象，阻塞解除时这个Runnable会得到运行。

CyclicBarrier有点“不见不散”的味道，想一想，如果某个成员因某种原因来不了Barrier这个地方，那么我们一直等待吗？实际中，如果来不了理应通知其他成员，别等了，回家吧！注意到CyclicBarrier.await()独有的BrokenBarrierException异常

代码示例：

public class CyclicBarrierTest {

    public static void main(String[] args) {

        final CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(2, new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("都准备好啦!");
            }
        });

        Thread runman1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {

                try {
                    Thread.sleep(200);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

                try {
                    cyclicBarrier.await();
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "i am ok");

                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } catch (BrokenBarrierException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },"runman1");


        Thread runman2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {

                try {
                    cyclicBarrier.await();
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "i am ok");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } catch (BrokenBarrierException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },"runman2");

        runman1.start();
        runman2.start();

    }

}

Callable And Future

在博主以前的博客《Java Future模式实现》中有介绍Future模式，Future模式非常适合在处理耗时很长的业务逻辑，可以有效的减少系统的响应时间，提高系统的吞吐量。JDK其实已经为我们提供了API实现，我们来看一段代码即可：

public class FutureTest {


    public static void main(String[] args) {

        FutureTask<String> futureTask = new FutureTask<String>(new Callable<String>() {
            @Override
            public String call() throws Exception {

                Thread.sleep(2000);
                return "ok";
            }
        });

        ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(1);
        es.submit(futureTask);
        System.out.println("开启线程去异步处理，主线程继续往下执行!");
        try {

            System.out.println("取得异步处理结果：" + futureTask.get());

        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }


    }

}

注意到线程池执行任务，可以利用2个方法：

submit和execute有什么区别呢？从入参和结果类型就知道了。

信号量：Semaphore

Semaphore实现的功能就类似厕所有5个坑，假如有10个人要上厕所，那么显然同时只能有5个人占用厕所，当5个人中的任何一个人让开后，其中等待的另外5个人中又有一个人可以占用了。另外等待的5个人中可以是随机获得优先机会，也可以是按照先来后到的顺序获得机会，这取决于构造Semaphore对象时传入的fair参数选项。

Semaphore可以控制某个资源可被同时访问的个数(构造方法传入)，通过 acquire() 获取一个许可，如果没有就等待，而 release() 释放一个许可。

代码示例：

public static void main(String[] args) {

    final Semaphore semaphore = new Semaphore(5);

    for(int i = 0 ; i < 6 ; i++){

        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {

                try {
                    semaphore.acquire();

                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 运行...");

                    Thread.sleep(1000);

                    semaphore.release();

                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 结束...");


                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }

            }
        },String.valueOf(i)).start();


    }

}

Condition

JDK由原始的synchronized发展到Lock，以类的方式提供锁机制，发展出重入锁、读写锁，以类的形式存在自然功能更加强大灵活，比如可以tryLock进行锁的嗅探。在synchronized代码块中我们可以使用wait/notify/notifyAll来进行线程的协同工作，那么JDK也发展了这一块，即Condition。Condition.await类似于wait,Condition.signal/signalAll类似于notify/nofityAll。下面我们简单实现一个Condition版的生产者/消费者。

处理核心：Handler

public class Handler {

    //容器
    private LinkedList<String> linkedList = new LinkedList<String>();

    //限制
    private int MAX_SIZE = 3;

    //锁
    private Lock lock = new ReentrantLock();

    //condition  实际上，可以new多个condition，这里暂且只是用给一个
    private Condition condition = lock.newCondition();

    public void put(String bread){

        try{
            lock.lock();

            if(linkedList.size() == MAX_SIZE){
                System.out.println("容器已满");
                condition.await();
            }

            linkedList.add(bread);
            System.out.println("放入面包" + bread);
            condition.signalAll();
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }finally {
            lock.unlock();
        }

    }

    public void eat(){

        try{
            lock.lock();

            if(linkedList.size() == 0){
                System.out.println("容器为空");
                condition.await();
            }

            String bread = linkedList.removeFirst();
            System.out.println("吃掉一个面包" + bread);
            condition.signalAll();

        }catch(Exception e){

            e.printStackTrace();
        }finally {
            lock.unlock();
        }


    }

}

生产者：Produce

public class Produce implements Runnable{

    private Handler handler;

    public Produce(Handler handler) {
        this.handler = handler;
    }

    @Override
    public void run() {

        for(int i = 0 ; i < 10 ; i++){
            try {
                Thread.sleep(new Random().nextInt(1000));
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            handler.put(String.valueOf(i));
        }

    }
}

消费者：Consume

public class Consume implements Runnable{

    private Handler handler;

    public Consume(Handler handler) {
        this.handler = handler;
    }

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0 ; i < 10 ; i++){
            try {
                Thread.sleep(new Random().nextInt(1000));
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            handler.eat();
        }
    }
}

Main:

public class Main {

    public static void main(String[] args) {

        Handler handler = new Handler();

        Produce produce = new Produce(handler);
        Consume consume = new Consume(handler);

        new Thread(consume).start();
        new Thread(produce).start();
        new Thread(produce).start();
    }
}

本文出自 “学海无涯 心境无限” 博客，请务必保留此出处http://zhangfengzhe.blog.51cto.com/8855103/1883655

Java并发编程高级内容介绍