Java并發(fā)工具怎么用

這篇文章將為大家詳細(xì)講解有關(guān)Java并發(fā)工具怎么用，小編覺得挺實(shí)用的，因此分享給大家做個(gè)參考，希望大家閱讀完這篇文章后可以有所收獲。

正文

1. 什么是并發(fā)工具

并發(fā)工具是一組工具類，主要是用來控制線程的執(zhí)行流程，比如阻塞某個(gè)線程，以等待其他線程

2. 倒計(jì)數(shù)器 CountDownLatch

從字面意思來看，就是一個(gè)倒計(jì)數(shù)門閂（shuan，打了半天zha就是打不出來)

通俗一點(diǎn)來說，就是倒計(jì)數(shù)，時(shí)間一到，門閂就打開

注：一旦打開，就不能再合上，即這個(gè) CountDownLatch 的狀態(tài)改變是永久不可恢復(fù)的（記住這個(gè)點(diǎn)，后面會(huì)有對比）

比較官方的說法：倒計(jì)數(shù)器用來阻塞某個(gè)（某些）線程，以等待其他多個(gè)線程的任務(wù)執(zhí)行完成（以這個(gè)說法為準(zhǔn)，上面的可以用來對比參考）

下面列出 CountDownLatch 的幾個(gè)方法：

• 構(gòu)造方法：public CountDownLatch(int count)，其中count就是我們所說的內(nèi)部狀態(tài)（當(dāng)count=0時(shí)，表示到達(dá)終止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)會(huì)恢復(fù)被阻塞的線程）

• 修改狀態(tài)：public void countDown()，該方法會(huì)遞減上面的count狀態(tài)，每執(zhí)行一次，就-1；（當(dāng)count=0時(shí)，表示到達(dá)終止?fàn)顟B(tài)，此時(shí)會(huì)恢復(fù)被阻塞的線程）

• 等待：public void await()，該方法會(huì)阻塞當(dāng)前線程，直到count狀態(tài)變?yōu)?，才會(huì)恢復(fù)執(zhí)行（除非中斷，此時(shí)會(huì)拋出中斷異常）

• 超時(shí)等待：public boolean await(long timeout, TimeUnit unit)，類似上面的await,只不過可以設(shè)置超時(shí)時(shí)間，等過了超時(shí)時(shí)間，還在阻塞，則直接恢復(fù)

• 獲取狀態(tài)值 count：public long getCount()，獲取count的數(shù)值，以查看還可以遞減多少次（多用來調(diào)試）

模擬場景的話，這里先列舉三個(gè)，肯定還有其他的

• 第一個(gè)就是計(jì)數(shù)器了，最直接的

• 第二個(gè)就是統(tǒng)計(jì)任務(wù)執(zhí)行時(shí)長

• 第三個(gè)就是多人5V5游戲，等所有人加載完畢，就開始游戲

下面我們以第三個(gè)場景為例，寫個(gè)例子：多人游戲加載畫面

public class CountDownLatchDemo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // 1. 構(gòu)造一個(gè)倒計(jì)數(shù)器，給定一個(gè)狀態(tài)值10
        CountDownLatch latch = new CountDownLatch(10);
        System.out.println("準(zhǔn)備加載");
      	// 這里我們創(chuàng)建10個(gè)線程，模擬 5V5 游戲的10個(gè)玩家
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new Thread(()->{
                // 這里我們給點(diǎn)延時(shí)，模擬網(wǎng)絡(luò)延時(shí)
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"加載100%");
                // 2. 這里的countDown就是用來改變倒計(jì)數(shù)器的內(nèi)部狀態(tài)，每次-1
                latch.countDown(); //這里不會(huì)阻塞當(dāng)前線程，執(zhí)行完后就立馬返回了
            }).start();
        }
        // 3. 這里阻塞等待狀態(tài)的完成，即10變?yōu)?;
        latch.await();
        System.out.println("所有人加載完成，開始游戲");
    }
}

輸出如下：

準(zhǔn)備加載
Thread-0加載100%
Thread-1加載100%
Thread-2加載100%
Thread-3加載100%
Thread-4加載100%
Thread-5加載100%
Thread-6加載100%
Thread-8加載100%
Thread-9加載100%
Thread-7加載100%
所有人加載完成，開始游戲

這里倒計(jì)數(shù)器的作用就是阻塞主線程，以等待其他10個(gè)子線程，等到都準(zhǔn)備好，再恢復(fù)主線程

它的特點(diǎn)就是：一次性使用，達(dá)到終止?fàn)顟B(tài)后不能再改變

3. 倒計(jì)數(shù)器升級(jí)版 CyclicBarrier【循環(huán)柵欄】

循環(huán)柵欄，類似倒計(jì)數(shù)器，也是用來阻塞線程，不過它的重點(diǎn)在于循環(huán)使用

而倒計(jì)數(shù)器只能用一次（這屬于他們之間最明顯的一個(gè)區(qū)別）

PS：猜測之所以叫循環(huán)柵欄，而不是循環(huán)門閂，可能是因?yàn)闁艡诘淖饔帽乳T閂更強(qiáng)大，所以叫柵欄更適合吧

官方說法：循環(huán)柵欄一般用來表示多個(gè)線程之間的相互等待（阻塞）

比如有10個(gè)線程，都要await等待；那要等到最后一個(gè)線程await時(shí)，柵欄才會(huì)打開

如果有定義柵欄動(dòng)作，那么當(dāng)柵欄打開時(shí)，會(huì)執(zhí)行柵欄動(dòng)作

柵欄動(dòng)作就是：柵欄打開后需執(zhí)行的動(dòng)作，通過構(gòu)造函數(shù)的Runnable參數(shù)指定，可選參數(shù)，下面會(huì)介紹

這個(gè)屬于循環(huán)柵欄和倒計(jì)數(shù)器的第二個(gè)區(qū)別：

• 循環(huán)柵欄強(qiáng)調(diào)的是多個(gè)被阻塞線程之間的相互協(xié)作關(guān)系（等待）

• 而倒計(jì)數(shù)器強(qiáng)調(diào)的是單個(gè)（或多個(gè)）線程被阻塞，來等待其他線程的任務(wù)執(zhí)行

下面我們看幾個(gè)循環(huán)柵欄 CyclicBarrier 內(nèi)部的方法：

• 構(gòu)造方法：public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)，第一個(gè)表示需等待（阻塞）的線程數(shù)，第二個(gè)barrierAction就是上面我們說的柵欄動(dòng)作，即當(dāng)最后一個(gè)線程也被阻塞時(shí)，就會(huì)觸發(fā)這個(gè)柵欄動(dòng)作（這個(gè)參數(shù)可選，如果沒有，則不執(zhí)行任何動(dòng)作）

• 等待：public int await()，阻塞當(dāng)前線程，直到最后一個(gè)線程被阻塞，才會(huì)恢復(fù)

• 超時(shí)等待：public boolean await(long timeout, TimeUnit unit)，類似上面的await,只不過可以設(shè)置超時(shí)時(shí)間

• 獲取當(dāng)前等待的線程數(shù)：public int getNumberWaiting()，即調(diào)用了await方法的線程數(shù)量

場景：

• 大事化小，小事合并：就是將某個(gè)大任務(wù)拆解為多個(gè)小任務(wù)，等到小任務(wù)都完成，再合并為一個(gè)結(jié)果

• 多人對戰(zhàn)游戲團(tuán)戰(zhàn)

• 上面的倒計(jì)數(shù)器表示游戲開始前的準(zhǔn)備工作（只需準(zhǔn)備一次）

• 而這里的循環(huán)柵欄則可以表示游戲開始后的團(tuán)戰(zhàn)工作（可團(tuán)戰(zhàn)多次）

下面看下例子：多人游戲團(tuán)戰(zhàn)畫面

public class CyclicBarrierDemo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        // 1. 創(chuàng)建一個(gè)循環(huán)柵欄，給定等待線程數(shù)10和柵欄動(dòng)作
        CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(10,()->{
            // 柵欄動(dòng)作，等到所有線程都await，就會(huì)觸發(fā)
            System.out.println("=== 人齊了，開始團(tuán)吧");
            try {
                Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        });
        System.out.println("=== 準(zhǔn)備第一波團(tuán)戰(zhàn) ===");
        // 2. 創(chuàng)建10個(gè)線程，模擬10個(gè)玩家
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new Thread(()->{
                try {
                    // 玩家到場
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>第一波團(tuán)，我準(zhǔn)備好了");
                    // 等待其他人，等人齊就可以團(tuán)了（人齊了會(huì)執(zhí)行柵欄動(dòng)作，此時(shí)這邊也會(huì)恢復(fù)執(zhí)行）
                    barrier.await();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } catch (BrokenBarrierException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }).start();
        }
        // 3. 查詢當(dāng)前等待都線程數(shù)量，如果不為0，則主線程繼續(xù)等待
        while (barrier.getNumberWaiting()!=0){
            Thread.sleep(1000);
        }
        System.out.println("=== 第一波團(tuán)戰(zhàn)結(jié)束 ===");
        
        // 4. 此時(shí)還可以進(jìn)行第二波第三波團(tuán)戰(zhàn)。。。（循環(huán)柵欄可循環(huán)觸發(fā)，倒計(jì)數(shù)器只能觸發(fā)一次）
        
    }
}

輸出如下：

=== 準(zhǔn)備第一波團(tuán)戰(zhàn) ===
Thread-0=>第一波團(tuán)，我準(zhǔn)備好了
Thread-1=>第一波團(tuán)，我準(zhǔn)備好了
Thread-2=>第一波團(tuán)，我準(zhǔn)備好了
Thread-3=>第一波團(tuán)，我準(zhǔn)備好了
Thread-4=>第一波團(tuán)，我準(zhǔn)備好了
Thread-5=>第一波團(tuán)，我準(zhǔn)備好了
Thread-6=>第一波團(tuán)，我準(zhǔn)備好了
Thread-7=>第一波團(tuán)，我準(zhǔn)備好了
Thread-8=>第一波團(tuán)，我準(zhǔn)備好了
Thread-9=>第一波團(tuán)，我準(zhǔn)備好了
=== 人齊了，開始團(tuán)吧
=== 第一波團(tuán)戰(zhàn)結(jié)束 ===

4. 信號(hào)量 Semaphore

信號(hào)量主要是用來控制多個(gè)線程同時(shí)訪問指定資源，比如數(shù)據(jù)庫連接池，超過指定數(shù)量，就阻塞等待

下面我們介紹下信號(hào)量的幾個(gè)關(guān)鍵方法：

• 構(gòu)造方法：public Semaphore(int permits, boolean fair),第一個(gè)參數(shù)為許可數(shù)，即允許同時(shí)訪問的的線程數(shù)，第二個(gè)參數(shù)為公平還是非公平模式（默認(rèn)非公平）

• 公平模式，誰先調(diào)用acquire，誰就先訪問資源，F(xiàn)IFO先進(jìn)先出

• 非公平模式，允許插隊(duì)，如果某個(gè)線程剛釋放了許可，另一個(gè)線程就調(diào)用了acquire，那么這個(gè)線程就會(huì)插隊(duì)訪問資源）

• 獲取許可：public void acquire()，如果有許可，則直接返回，并將許可數(shù)遞減1；如果沒可用的許可，就阻塞等待，或者被中斷

• 嘗試獲取許可：public boolean tryAcquire()，類似上面的acquire，但是不會(huì)被阻塞和中斷，因?yàn)槿绻麤]有可用的許可，則直接返回false

• 釋放許可：public void release() ，釋放一個(gè)許可，并將許可數(shù)遞增1

• 獲取可用的許可數(shù)量：public int availablePermits() ，這個(gè)方法一般用來調(diào)試

場景：數(shù)據(jù)庫連接池

信號(hào)量的特點(diǎn)就是可重復(fù)使用許可，所以像數(shù)據(jù)庫連接池這種場景就很適合了

這里就不舉例子了，就是多個(gè)線程acquire和release，獲取許可時(shí)，如果沒有就阻塞，如果有就立即返回

5 區(qū)別

用表格看比較方便點(diǎn)

可以看到，倒計(jì)數(shù)器主要是用來表示單個(gè)線程等待多個(gè)線程，而循環(huán)柵欄主要是用來表示多個(gè)線程之間的相互等待

總結(jié)

1. 什么是并發(fā)工具：并發(fā)工具是一組工具類，主要是用來控制線程的執(zhí)行流程，比如阻塞某個(gè)線程，以等待其他線程

2. 倒計(jì)數(shù)器 CountDownLatch：用來表示阻塞某個(gè)（某些）線程，以等待其他多個(gè)線程的任務(wù)執(zhí)行完成

3. 循環(huán)柵欄 CyclicBarrier：用來表示多個(gè)線程之間的相互等待協(xié)作（阻塞）

4. 信號(hào)量 Semaphore：用來表示允許同時(shí)訪問指定資源的許可數(shù)（線程數(shù)）

5. 區(qū)別：

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