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如何深入理解Java多线程与并发框中的并发辅助工具类

一、Exchanger 交换器(两线程间的通信)

使用场景:用于 有且仅有两个线程 间的 数据传输,就就是线程间的 通信 。它是 生产者/消费者 d的 wait() / notify() 的最佳替代工具。 核心原理:方法 exchange()阻塞特性:此方法被调用后等待其他线程来取数据,如果没有其他线程取得数据,则一直 阻塞。

示例:交替打印奇偶数:

public class Print {
public static void main(String[] args) {
// 交换器
Exchanger<Integer> exchanger = new Exchanger<>();
// 起始打印数值
Integer startNumber = 1;
// 终止的数值
Integer endNumber= 100;
// 线程1
Thread t1 = new Thread(new Thread1(exchanger, startNumber, endNumber));
Thread t2 = new Thread(new Thread2(exchanger, startNumber, endNumber));
// 设置线程名称
t1.setName("thread-no-1");
t2.setName("thread-no-2");
// 启动线程
t1.start();
t2.start();}}/** * 打印奇数的线程 */class Thread1 implements Runnable {private Exchanger<Integer> exchanger;/** 被打印的数 */private Integer number;private final Integer endNumber;public Thread1(Exchanger<Integer> exchanger, Integer startNumber, Integer endNumber) {
this.exchanger = exchanger;
this.number = startNumber;
this.endNumber = endNumber;}@Override
public void run() {
while (number <= endNumber) {
if (number % 2 == 1) {
System.out.println("线程:" + Thread.currentThread().getName() + " : " + number);
}
try {
exchanger.exchange(number++);
}
catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}}}/** * 打印偶数的线程 */class Thread2 implements Runnable {private Exchanger<Integer> exchanger;/** 被打印的数 */private Integer number;private final Integer endNumber;public Thread2(Exchanger<Integer> exchanger, Integer startNumber, Integer endNumber) {
this.exchanger = exchanger;
this.number = startNumber;
this.endNumber = endNumber;}@Override
public void run() {
while (number <= endNumber) {
if (number % 2 == 0) {
System.out.println("线程:" + Thread.currentThread().getName() + " : " + number);
}
try {
exchanger.exchange(number++);
}
catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}}}

二、Semaphore 信号灯

核心原理: 通过发放设置最大 许可数,来限制线程的并发数。 默认是 非公平锁,效率高。

public Semaphore(int permits) {
sync = new NonfairSync(permits);}Semaphore semaphore = new Semaphore(5);try {
semaphore.acquire();
// 获取许可
// 逻辑}catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();}finally {
semaphore.release();
// 释放许可}

三、CountDownLatch 倒计时闩(锁)

核心原理:线程以 组团 的方式进行任务。 count 作为 stat 状态。await() 方式将 阻塞当前线程,直到 count 为 0。

CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(5);countDownLatch.countDown();// count - 1// 预处理try {
countDownLatch.await();
// 阻塞当前线程
// 大家一起处理的时候,我才处理}catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();}

Sync同步器

private static final class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
private static final long serialVersionUID = 4982264981922014374L;
Sync(int count) {
setState(count);
}
int getCount() {
return getState();
}
protected int tryAcquireShared(int acquires) {
return (getState() == 0) ? 1 : -1;
}
protected Boolean tryReleaseShared(int releases) {
// 递减 count; 转换为零时发出信号
for (;;) {
int c = getState();
if (c == 0)
return false;
int nextc = c-1;
if (compareAndSetState(c, nextc))
return nextc == 0;
}
}}

四、CyclicBarrier 循环栅栏(循环锁)

核心原理: 基于 ReentrantLock 和 Condition。 CyclicBarrier 不仅具有 CountDownLatch 的功能,还有实现屏障等待的功能,也就是阶段性同步。

CyclicBarrier与CountDownLatch比较

  • CountDownLatch:一个线程(或者多个),等待另外N个线程完成某个事情之后才能执行;CyclicBarrier:N个线程相互等待,任何一个线程完成之前,所有的线程都必须等待。

  • CountDownLatch:一次性的;CyclicBarrier:可以重复使用。

  • CountDownLatch基于AQS;CyclicBarrier基于锁和Condition。本质上都是依赖于volatile和CAS实现的。

本文标题:如何深入理解Java多线程与并发框中的并发辅助工具类
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