[Java并发系列]Java并发工具类

在J.U.C包中,提供了几个非常有用的并发工具类,通过使用这些工具类,可以有效提高并发编程中,并发流程的控制,以提升效率和代码质量,如下:

  • CountDownLatch
  • CyclicBarrier
  • Semaphore

1. 等待多线程完成的CountDownLatch

CountDownLatch允许一个或多个线程等待其他线程完成操作。

在代码实现中,我们也可以使用join()方法,让当前执行线程等待join线程执行结束。join的实现原理是不断的去判断join的线程是否存活,如果存活,则让当前线程一直等待。代码如下:

 public final synchronized void join(long millis)
    throws InterruptedException {        long base = System.currentTimeMillis();        long now = 0;        if (millis < 0) {            throw new IllegalArgumentException("timeout value is negative");
        }        if (millis == 0) {        //重点部分
        //isAlive()方法时一个本地方法,可以查看jvm源码
            while (isAlive()) {
                wait(0);
            }
        } else {        //超时判断
            while (isAlive()) {                long delay = millis - now;                if (delay <= 0) {                    break;
                }
                wait(delay);
                now = System.currentTimeMillis() - base;
            }
        }
    }

在使用CountDownLatch时,需要通过构造函数传入一个int型的参数作为计数器,如下代码:

/**
     * Constructs a {@code CountDownLatch} initialized with the given count.
     *
     * @param count the number of times {@link #countDown} must be invoked
     *        before threads can pass through {@link #await}
     * @throws IllegalArgumentException if {@code count} is negative
     */
    public CountDownLatch(int count) {        if (count < 0) throw new IllegalArgumentException("count < 0");        this.sync = new Sync(count);
    }

调用countDown()方法,会对计数器进行减一操作,当计数器减为0的时候,调用await方法时不会阻塞当前线程。同时CountDownLatch不能重新初始化或者修改CountDownLatch对象的内部计数器。

2. 同步屏障CyclicBarrier

让一组线程到达一个屏障点时被阻塞,直到最后一个线程到达屏障时,屏障才会开门,所有被拦截的线程才会继续运行。

1. 构造方法
public CyclicBarrier(int parties) {        this(parties, null);
    }

通过构造方法,来确定需要拦截的线程数目(parties), 每个线程通过调用CyclicBarrier的await()方法,来告诉CyclicBarrier我已经到达屏障,然后当前线程被阻塞。

2. 应用场景

CyclicBarrier可以用于多线程数据计算,当每个计算线程结束之后,需要将计算结果合并。

3. CyclicBarrier与CountDownLatch的区别
  • CyclicBarrier的计数器可以使用reset()进行重置,而CountDownLatch的计数器不可重置
  • CyclicBarrier提供了比CountDownLatch更丰富的方法,如isBroken(),可以用于了解线程是否被中断。getNumberWaiting()方法可以获取被CyclicBarrier阻塞的线程数;

3. 控制并发线程数的Semaphore

Semaphore(信号量)用来控制同时访问特定资源的线程数量;

1. 构造函数
    public Semaphore(int permits, boolean fair) {
        sync = fair ? new FairSync(permits) : new NonfairSync(permits);
    }

在构造函数中,可以传入两个参数:

  • permits: 可用的许可证数量
  • fair: 是否公平获取许可证

比如Semaphore(10,true),就表示允许10个线程获取许可证,也就是最大的并发量为10,线程可以通过公平竞争(即先进先出的顺序)的方式获取许可证;

2. 应用场景

比如有上完个数据文件,我们可以开启几十个线程去分析读取文件,将文件读取到内存中之后,还需要将分析过后的数据存储的数据库中,但是数据库允许的最大连接数是10个,所以,必须要控制只有10个线程可以获取到数据库连接。这个时候就可以用Semaphore来做流量的控制。

3. 其他的API
  • public final boolean hasQueuedThreads(): 是否还有线程正在等待获取许可证
  • public final int getQueueLength() :判断还有多少个等待获取许可证的线程
  • public int availablePermits() :返回此信号量中当前可用的许可证数量
  • public void acquire(): 从此信号量中请求一个许可证
  • public void release(): 从此信号量中释放一个许可证
  • public boolean tryAcquire(): 试图从信号量中请求一个许可证,无可用的许可证时,直接返回不阻塞;

原文发布于微信公众号 - 瞎说开发那些事(jsj201501)

原文发表时间:2017-10-27

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