JUC 常用 4 大并发工具类 CountDownLatch、CyclicBarrier、Semaphore、ExChanger

谁践踏了优雅 2023-09-24 16:41 35阅读 0赞

#### 文章目录 ####

*   *  什么是JUC?
     *  4大常用并发工具类
     *  CountDownLatch
     *  CyclicBarrier
     *  Semaphore
     *  Exchanger

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### 什么是JUC? ###

JUC就是java.util.concurrent包，这个包俗称JUC，里面都是解决并发问题的一些定义类，该包的位置位于java下面的rt.jar包下面。

### 4大常用并发工具类 ###

*  CountDownLatch
 *  CyclicBarrier
 *  Semaphore
 *  ExChanger

### CountDownLatch ###

[CountDownLatch使用详解][CountDownLatch]

CountDownLatch，俗称 闭锁 ，作用是类似加强版的Join，是让一组线程等待其他的线程完成工作以后才执行。

就比如在启动框架服务的时候，我们主线程需要在环境线程初始化完成之后才能启动，这时候我们就可以实现使用CountDownLatch来完成。

**构造方法：**

/**
    * 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);
    }

在源码中可以看到,创建`CountDownLatch`时，需要传入一个int类型的参数，将决定在执行次扣减之后，等待的线程被唤醒

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**方法介绍:**

`CountDownLatch`：初始化方法

`await`：等待方法,同时带参数的是超时重载方法

`countDown`：每执行一次,计数器减一,就是初始化传入的数字,也代表着一个线程完成了任务

`getCount`：获取当前值

`toString`：这个就不用说了

里面的Sync是一个内部类，外面的方法其实都是操作这个内部类的，这个内部类继承了AQS，实现的标准方法。

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主线程中创建`CountDownLatch(3)`，然后主线程await阻塞，然后线程A，B，C各自完成了任务，调用了countDown，之后，每个线程调用一次计数器就会减一，初始是3，然后A线程调用后变成2，B线程调用后变成1，C线程调用后，变成0，这时就会唤醒正在await的主线程，然后主线程继续执行。

### CyclicBarrier ###

[CyclicBarrier使用][CyclicBarrier]

CyclicBarrier，俗称 栅栏锁 ，作用是让一组线程到达某个屏障，被阻塞，一直到组内的最后一个线程到达，然后屏障开放，接着所有的线程继续运行。

这个感觉和CountDownLatch有点相似，但是其实是不一样的，所谓的差别，在下面说。

**构造参数：**

/**
    * Creates a new {@code CyclicBarrier} that will trip when the
    * given number of parties (threads) are waiting upon it, and which
    * will execute the given barrier action when the barrier is tripped,
    * performed by the last thread entering the barrier.
    *
    * @param parties the number of threads that must invoke {@link #await}
    *        before the barrier is tripped
    * @param barrierAction the command to execute when the barrier is
    *        tripped, or {@code null} if there is no action
    * @throws IllegalArgumentException if {@code parties} is less than 1
    */
    public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) {
        
        if (parties <= 0) throw new IllegalArgumentException();
        this.parties = parties;
        this.count = parties;
        this.barrierCommand = barrierAction;
    }
    
    /**
    * Creates a new {@code CyclicBarrier} that will trip when the
    * given number of parties (threads) are waiting upon it, and
    * does not perform a predefined action when the barrier is tripped.
    *
    * @param parties the number of threads that must invoke {@link #await}
    *        before the barrier is tripped
    * @throws IllegalArgumentException if {@code parties} is less than 1
    */
    public CyclicBarrier(int parties) {
        
        this(parties, null);
    }

很明显能感觉出来，下面的构造参数调用了下面的构造参数，是一个构造方法重载。

首先这个第一个参数也树Int类型的，传入的是执行线程的个数，这个数量和CountDownLatch不一样，这个数量是需要和线程数量吻合的，CountDownLatch则不一样，CountDownLatch可以大于等于（一个线程内可以countDown不止一次），而CyclicBarrier只能等于，然后是第二个参数，第二个参数是barrierAction，这个参数是当屏障开放后，执行的任务线程，如果当屏障开放后需要执行什么任务，可以写在这个线程中。

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主线程创建`CyclicBarrier(3,barrierAction)`，然后由线程开始执行，线程A，B执行完成后都调用了await，然后他们都在一个屏障前阻塞者，需要等待线程C也，执行完成，调用await之后，然后三个线程都达到屏障后，屏障开放，然后线程继续执行，并且barrierAction在屏障开放的一瞬间也开始执行。

**CountDownLatch和CyclicBarrier的区别**：

CountDownLatch的构造参数传入的数量一般都是大于等于线程数量的，因为他是由第三方控制的，可以扣减多次，CyclicBarrier的构造参数第一个参数传入的数量一定是等于线程的个数的，因为他是由一组线程自身控制。

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th></th> 
   <th>CountDownLatch</th> 
   <th>CyclicBarrier</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>控制</td> 
   <td>第三方控制</td> 
   <td>自身控制</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>传入数量</td> 
   <td>大于等于线程数量</td> 
   <td>等于线程数量</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>是否可复用</td> 
   <td>不可复用</td> 
   <td>可复用</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### Semaphore ###

[Semaphore使用详解][Semaphore]

Semaphore，俗称 信号量 ，作用于控制同时访问某个特定资源的线程数量，用在流量控制。

构造方法：

/**
    * Creates a {@code Semaphore} with the given number of
    * permits and nonfair fairness setting.
    *
    * @param permits the initial number of permits available.
    *        This value may be negative, in which case releases
    *        must occur before any acquires will be granted.
    */
    public Semaphore(int permits) {
        
        sync = new NonfairSync(permits);
    }
    
    /**
    * Creates a {@code Semaphore} with the given number of
    * permits and the given fairness setting.
    *
    * @param permits the initial number of permits available.
    *        This value may be negative, in which case releases
    *        must occur before any acquires will be granted.
    * @param fair {@code true} if this semaphore will guarantee
    *        first-in first-out granting of permits under contention,
    *        else {@code false}
             参数fair表示是否是公平的，即等待时间越久的越先获取许可
    */
    public Semaphore(int permits, boolean fair) {
        
        sync = fair ? new FairSync(permits) : new NonfairSync(permits);
    }

在源码中可以看到在构建Semaphore信号量的时候，需要传入许可证的数量，这个数量就是资源的最大允许的访问的线程数。

### Exchanger ###

Exchanger，俗称交换器，用于在线程之间交换数据，但是比较受限，因为只能两个线程之间交换数据。

**构造方法：**

/**
    * Creates a new Exchanger.
    */
    public Exchanger() {
        
        participant = new Participant();
    }

构造函数没有入参，只有在创建的时候指定一下需要交换的数据的泛型即可，下面看代码

**代码示例：**

/**
     * @description: 线程之间交换数据
     * @author: yh
     * @date: 2023/2/5
     */
    public class UseExchange {
        
        private static final Exchanger<Set<String>> exchanger = new Exchanger<>();
    
        public static void main(String[] args) {
        
    
            new Thread(){
        
                @Override
                public void run() {
        
                    Set<String> aSet = new HashSet<>();
                    aSet.add("A");
                    aSet.add("B");
                    aSet.add("C");
                    try {
        
                        Set<String> exchange = exchanger.exchange(aSet);
                        for (String s : exchange) {
        
                            System.out.println("aSet："+s);
                        }
                    } catch (InterruptedException e) {
        
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }.start();
    
            new Thread(){
        
                @Override
                public void run() {
        
                    Set<String> bSet = new HashSet<>();
                    bSet.add("1");
                    bSet.add("2");
                    bSet.add("3");
                    try {
        
                        Set<String> exchange = exchanger.exchange(bSet);
                        for (String s : exchange) {
        
                            System.out.println("bSet："+s);
                        }
                    } catch (InterruptedException e) {
        
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }.start();
    
        }
    }

执行结果：

bSet：A
    aSet：1
    bSet：B
    aSet：2
    bSet：C
    aSet：3

通过执行结果可以清晰的看到，两个线程中的数据发生了交换，这就是Exchanger的线程数据交换了。

以上就是JUC的4大常用并发工具类。

[4d31fed7766745dc91d5e75741bdfa00.jpeg_pic_center]: https://img-blog.csdnimg.cn/4d31fed7766745dc91d5e75741bdfa00.jpeg#pic_center
[CountDownLatch]: https://blog.csdn.net/weixin_43847283/article/details/125556371
[43887a25037e4114af92afc4e6610acb.png_pic_center]: https://img-blog.csdnimg.cn/43887a25037e4114af92afc4e6610acb.png#pic_center
[d854ef96b89445b39b164b3882092fa8.png_pic_center]: https://img-blog.csdnimg.cn/d854ef96b89445b39b164b3882092fa8.png#pic_center
[CyclicBarrier]: https://blog.csdn.net/weixin_43847283/article/details/128323593
[c54a44b93d8841cc96b59cd7f7dad507.png_pic_center]: https://img-blog.csdnimg.cn/c54a44b93d8841cc96b59cd7f7dad507.png#pic_center
[Semaphore]: https://blog.csdn.net/weixin_43847283/article/details/128517491