多線程之美3一Java併發工具類
1、簡介
1.一、 Semaphore
信號量，見文知義，經常使用於併發控制中的限流做用，我理解是限定數量的共享鎖機制。該共享資源最多同時可以讓n個線程訪問,超過n個線程就阻塞等待，若有資源空閒, 喚醒其餘等待線程（喚醒又分公平與非公平，默認非公平）好比一條四車道大橋，每次僅能併發經過4輛汽車，而在高峯期時100輛車涌入，此次須要一個信號燈來限制車輛，每次最多放行4輛車，在車輛經過後再放行。在併發環境下，每輛車就是如一個線程，4車道大橋就若有限的資源，須要控制線程的數量，在這種業務場景下，靠鎖同步的機制（如synchronized)力有不逮，java併發包中提供Semaphore類能夠幫助解決此類場景。java
應用場景： 一、資源控制：控制數據庫鏈接數，若有多個IO操做，每一個須要操做數據庫寫入，數據庫鏈接數有限，控制鏈接數據庫數量。 例:100個線程執行IO,只有10個mysql鏈接，最多同時能夠有10個線程獲取到鏈接，不然會報錯沒法獲取鏈接，這時可用信號量控制。 二、可當同步鎖使用，設置信號量通道等於1。
1.二、CountDownLatch
容許一個或多個線程等待其餘線程完成操做後再執行。其內部維護一個計數器，設置初始值給state，每調用 countDown()方法一次,state數量減1,調用await()方法的線程被阻塞，須要等待state減小爲0時纔可被喚醒繼續執行。mysql
應用場景： 一、一個任務要統計公司一星期的財務流水總額，每次須要讀取5張Excel表統計流水彙總，如何快速地統計出來? 可使用CountDownLatch,先開始5個線程併發地分別統計每張表的流水額度總和，當5個線程統計結束，再彙總總額。 二、開發對外接口,要求響應快，而該接口內部邏輯複雜，涉及多個服務的調用，並依賴這些獨立服務響應結果進行下一步操做,這時能夠考慮CountDownLatch或者 CyclicBarrier,併發調用多個服務，獲取這些結果後才進行下一步，縮短處理時間。
1.三、CyclicBarrier
循環屏障，柵欄類; CyclicBarrier 可以讓多個線程相互等待,當全部線程都達到後再喚醒全部線程繼續執行。如導遊設定目標點，全部遊客到這集合，先到的遊客等待其餘遊客，當全部的遊客都到了後，你們再一塊兒出發。sql
CyclicBarrier與CountDownLatch區別： 1) CyclicBarrier 在應用場景中，多個線程之間相互等待，線程之間在業務上可能會更有依賴性 ; CountDownLatch是每一個執行 coutDown方法的線程之間能夠沒有依賴性，而是執行await方法的線程更依賴這些執行coutDown的線程。 2）CountDownLatch計數器只能使用一次，Semaphore能夠屢次使用，能夠重置使用。 3）CyclicBarrier 能夠處理更復雜的業務場景，如線程都達到屏障後，能夠在構造函數中 CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) 傳入線程barrierAction，當達到屏障觸發條件時，能夠比其餘等待線程優先執行，處理業務。 4）CyclicBarrier還有不少方法，如查看當前到達屏障被阻塞的線程數量 getNumberWaiting()。 5）CountDownLatch 是每一個線程執行完減1操做，當計數器爲0時，才喚醒等待線程，阻塞線程只有1個或者多個；CyclicBarrier是讓全部線程到達屏障處就被阻塞了，當全部線程都到達時，喚醒全部被阻塞線程繼續執行，阻塞線程有多個，線程之間是相互等待。
2、信號量Semaphore
2.一、構造方法
Semaphore(int permits) //默認非公平 //是否公平嘗試獲取許可證 Semaphore(int permits, boolean fair)
2.二、主要方法
acquire() //從信號量那去獲取一個許可，若是沒有剩餘的就被阻塞 acquire(int permits)//也可一次獲取多個許可 release() //釋放一個許可，將其返還給信號量，給其餘線程使用。 release(int permits) //一次釋放多個許可
2.三、示例代碼
package Semaphore;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
import java.util.concurrent.Semaphore;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
* @author zdd
* 2019/11/27 6:43
* Description: 信號量測試
*/
public class SemaphoreService {
private static SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
private Semaphore semaphore = new Semaphore(4);
public void doSomeThing() throws InterruptedException {
//1,獲取一個許可
semaphore.acquire();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--start--" +getFormatDate());
// 停頓1s
TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "--end--" +getFormatDate());
//2,用完釋放一個許可，可供其餘線程使用
semaphore.release();
}
public static void main(String[] args) {
SemaphoreService semaphoreService = new SemaphoreService();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
WorkThread workThread = new WorkThread(i+"",semaphoreService);
workThread.start();
}
}
public String getFormatDate() {
return sdf.format(new Date());
}
// 工做線程類 - 靜態內部類
static class WorkThread extends Thread {
SemaphoreService semaphoreService;
//構造參數傳入線程名稱及SemaphoreService
public WorkThread(String name, SemaphoreService semaphoreService) {
this.semaphoreService = semaphoreService;
setName(name);
}
@Override
public void run() {
try {
semaphoreService.doSomeThing();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
1.線程最多4個同時執行數據庫
//1,設置信號量數爲4，執行結果以下圖 private Semaphore semaphore = new Semaphore(4);
2.線程依次執行，實現同步併發
//1,設置信號量數爲1，執行結果以下圖 private Semaphore semaphore = new Semaphore(1);
3、計數器CountDownLatch
3.一、主要方法
countDown() 計數器減1 await() 阻塞等待，直到計數器爲0喚醒繼續執行 await(long timeout, TimeUnit unit) 阻塞等待，在等待設定時間計時器還沒到減爲0，也不會再繼續等待了。
3.二、示例代碼1
package countDownLatch;
import javax.swing.plaf.IconUIResource;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
/**
* @author zdd
* 2019/11/29 7:19 下午
* Description: 班長召集士兵集合拉練案例
*/
public class CountDownLatchSoldierTest {
private static final Integer THREAD_COUNT = 10;
//等待士兵10人
private static CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(10);
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
//1,開10個線程模擬士兵簽到,採用線程池建立
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(THREAD_COUNT);
for (int i = 0; i < 10; i++) {
//2，提交10個線程執行
executorService.submit(()->{
try{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ ": 士兵報告");
}finally {
//3,計數器減1
countDownLatch.countDown();
}
});
}
//3,主線程作班長，負責等待全部士兵到齊，開始拉練
countDownLatch.await();
System.out.println("班長： 集合完畢，開始5千米越野！ ");
//4，關閉線程池
executorService.shutdown();
}
}
3.三、示例代碼2
計算器未減到0，主線程持續等待。ide
package countDownLatch;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
* zdd
* 2019/11/5 10:50
* Description:測試計數器使用
*/
public class CountDownLatchTest {
static int number = 2;
//1，設置計數器的值爲 2
static CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(number);
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
//2，開啓一個線程，傳入計數器
new Thread(()-> {
try {
//睡2s，模擬執行業務
TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}finally {
System.out.println("調用countDown前， 當前count 值爲："+countDownLatch.getCount());
//3，調用遞減 1次
countDownLatch.countDown();
System.out.println("調用countDown後， 當前count 值爲："+countDownLatch.getCount());
}
},"worker").start();
//狀況一、主線程開始執行 ,等待1s以後，若是還沒到條件，也不等了哦
// countDownLatch.await(1,TimeUnit.SECONDS);
//狀況二、阻塞等待，若是計數未到0,一直阻塞等待
countDownLatch.await();
System.out.println("主線程繼續執行");
}
}
主線程阻塞等待，執行結果以下：
函數
4、柵欄類CyclicBarrier
4.一、構造方法
CyclicBarrier(int parties) //parties爲須要等待線程的數量 //barrierAction,在全部其餘線程到達後，優先執行的線程。可根據業務添加 CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)
4.二、示例代碼
package CyclicBarrier;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.*;
/**
* @author zdd
* 2019/11/28 9:20
* Description: 開啓4個線程分別統計sheet表，使用柵欄類實現同步統計計算，最後計算總和；此處也可用
* CountDownLatch實現
*/
public class BankAccountService {
private ConcurrentHashMap<String,Integer> concurrentHashMap = new ConcurrentHashMap<>();
// 線程數
private final static int THREAD_COUNT = 4;
private CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(4, new Runnable() {
@Override
public void run() {
Integer sumcount = 0;
//彙總每一個sheet計算結果
for (Map.Entry<String, Integer> entry: concurrentHashMap.entrySet()) {
sumcount+=entry.getValue();
}
System.out.println("優先執行, 求和計算完畢，總和爲："+ sumcount);
}
});
public void count() {
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(4);
for (int i = 0; i < THREAD_COUNT; i++) {
executor.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"到達屏障！");
concurrentHashMap.put(Thread.currentThread().getName(),1);
try {
cyclicBarrier.await();
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"繼續執行！");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
}
executor.shutdown();
}
public static void main(String[] args) {
BankAccountService bankAccountService = new BankAccountService();
bankAccountService.count();
}
}
運行結果以下：測試
// 將線程數改成2,阻塞等待其餘線程 private final static int THREAD_COUNT = 2;
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