BiBi - 并發編程 -13- 并發工具類

From：Java并發編程的藝術

1. CountDownLatch【等待其它線程完成】

應用場景：主線程等待其他線程執行完后再繼續執行。

使用join實現
thread1.start();
thread2.start();
thread1.join(); //或者thread1.join(5000)
thread2.join();
println("執行完成");

join方法的原理：不停地檢查join線程是否存活，如果存活則繼續等待，直到join線程終止后，調用notifyAll()方法。

while (isAlive()) {
  wait(0); //表示永遠等待下去
}
CountDownLatch實現
package com.ljg;

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

public class CountDownLatchTest {
  static CountDownLatch c = new CountDownLatch(2);

  public static void main(String[] args) {
    new Thread(new ThreadTest(c)).start();
    new Thread(new ThreadTest(c)).start();
    try {
      c.await(); //或者c.await(5000)
    } catch (InterruptedException e) {
      e.printStackTrace();
    }
    System.out.println("執行完成");
  }

  public static class ThreadTest implements Runnable {
    CountDownLatch c;

    public ThreadTest(CountDownLatch c) {
      this.c = c;
    }

    @Override
    public void run() {
      //處理邏輯
      c.countDown();
    }
  }
}

CountDownLatch要比join方法使用起來更加靈活。【體會】

注意：CountDownLatch不能重新初始化或修改其內部的計數器，即new CountDownLatch(2)中的2，不能被修改。并且這里的計數2，可以是2個線程，也可以是一個線程里的2個執行步驟。

2. CyclicBarrier【同步屏障】

應用場景：多線程計算數據，最后合并計算結果
字面含義：循環使用的屏障。它能讓一個線程到達一個屏障【也可以叫同步點】時被阻塞，直到最后一個線程到達屏障時，屏障才會開門，所有被屏障攔截的線程才會繼續執行。

    //在所有線程到達屏障后，執行barrierAction任務。
    public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) { }
例子：統計Excel中每個sheet表中的用戶流水，最后再用barrierAction處理計算結果。
package com.ljg;

import java.util.Map;
import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
import java.util.concurrent.Executor;
import java.util.concurrent.Executors;

public class BankWaterService implements Runnable {

  //創建4個屏障，并點定義所有屏障到達后的處理任務
  private CyclicBarrier c = new CyclicBarrier(4, this);
  //啟動4個線程
  private Executor executor = Executors.newFixedThreadPool(4);
  private ConcurrentHashMap<String, Integer> sheetBankWaterCount = new ConcurrentHashMap<>();

  private void count() {
    for (int i = 0; i < 4; ++i) {
      executor.execute(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
          //記錄每個線程的計算結果
          sheetBankWaterCount.put(Thread.currentThread().getName(), 177);
          try {
            //插入一個屏障
            c.await();
          } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
          } catch (BrokenBarrierException e) {
            e.printStackTrace();
          }
        }
      });
    }
  }

  @Override
  public void run() {
    int result = 0;
    for (Map.Entry<String, Integer> sheet : sheetBankWaterCount.entrySet()) {
      result += sheet.getValue();
    }
    System.out.println("計算結果為：" + result);
  }

  public static void main(String[] args) {
    BankWaterService bankWaterService = new BankWaterService();
    bankWaterService.count();
  }
}
CyclicBarrier與CountDownLatch的區別

CountDownLatch的計數器一旦初始化就不能再改動，而CyclicBarrier的計數器可以通過reset()方法重置。如：當計算結果發生錯誤，可以重置計數器，并讓線程重新執行一次。因此CyclicBarrier能夠處理更加復雜的業務場景。

CyclicBarrier可以通過isBroken()判斷線程是否被中斷。

3. Semaphore【控制并發線程數】

應用場景：用來做流量控制，特別是公共資源有限制的場景，如：數據庫連接。跟自定義同步組件TwinsLock功能類似。

例子：允許只有10個并發線程執行。
package com.ljg;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;

public class SemaphoreTest {
  private static final int THREAD_COUNT = 50;
  private static ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(THREAD_COUNT);
  private static Semaphore s = new Semaphore(10);

  public static void main(String[] args) {
    for (int i = 0; i < THREAD_COUNT; ++i) {
      threadPool.execute(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
          try {
            s.acquire();
            /*
             *操作數據
             */
            s.release();
          } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
          }
        }
      });
    }
    threadPool.shutdown();
  }
}

上述代碼中啟動了50個線程，但只允許10個線程并發執行，其它線程處于等待狀態。

4. Exchanger【線程間交換數據】

一個線程先執行exchange()方法，他會一直等待第二個線程也執行exchange()方法，然后就可以交換數據。

package com.ljg;

import java.util.concurrent.Exchanger;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class ExchangerTest {
  private static final Exchanger<String> exgr = new Exchanger<>();
  private static ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(2);

  public static void main(String[] args) {
    threadPool.execute(new Runnable() {
      @Override
      public void run() {
        String A = "銀行流水A";
        try {
          exgr.exchange(A); //也可以設置最大等待時長
        } catch (InterruptedException e) {
          e.printStackTrace();
        }
      }
    });
    threadPool.execute(new Runnable() {
      @Override
      public void run() {
        String B = "銀行流水B";
        try {
          String back = exgr.exchange(B);
          System.out.println("從其他線程獲取的數據為：" + back);
        } catch (InterruptedException e) {
          e.printStackTrace();
        }
      }
    });
  }
}
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