Java並發編程，介紹常用的輔助類

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常用的輔助類別

• 1.CountDownLatch
• • 1.2.範例：班長鎖門問題
  • 1.2. CountDownLatch類別簡介：
  • • 1.2.1 CountDownLatch概念
    • 1.2.3 CountDownLatch的用法
  • #1.3.CountDownLatch案例：
  • 1.4.原理總結
• 2.CyclicBarrier
• • 2.1.CyclicBarrier簡介
  • 2.2.案例：集齊7顆龍珠召喚神龍
• 3.Semophore
• • 3.1.Semophore簡介
  • 3.2.搶車位問題
  • 3.3.原理總結

1.CountDownLatch

1.2.範例：班長鎖門問題

問題描述：假如有7個同學晚上上自習，鑰匙在班長手上，並且要負責鎖門。班長必須等所有人都走光了，班長才能關燈鎖門。這6個同學的順序是無序的，不知道它們是何時離開。 6個同學各上各的自習，中間沒有互動。假如說6個學生是普通線程，班長是主線程，如何讓主線程要等一堆線程運行完了，主線程才能運行完成。

public class CountDownLatchDemo {
	public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		for(int i=1;i{
				System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t离开教室");
			},String.valueOf(i)).start();
		}
		System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t班长关门走人");
	}}

運行結果截圖

最後還有三個人被鎖在教師了，這樣可能會發生事故，所以肯定不行的。

我們要想實現這樣的效果，就是等其它執行緒全部走完了，主執行緒才能運作。就需要藉助JUC中的CountDownLatch類別

1.2.CountDownLatch類別簡介：

1.2.1 CountDownLatch概念

#CountDownLatch是一個同步工具類，用來協調多個執行緒之間的同步，或者說起到執行緒之間的通訊（而不是用作互斥的作用）。

CountDownLatch能夠讓一個執行緒在等待另外一些執行緒完成各自工作之後，然後再繼續執行。 使用一個計數器進行實作。計數器初始值為執行緒的數量。當每一個執行緒完成自己任務後，計數器的值就會減一。當計數器的值為0時，表示所有的執行緒都已經完成一些任務，然後在CountDownLatch上等待的執行緒就可以恢復執行接下來的任務。

CountDownLatch說明:count計數，down倒計算，Latch開始

#1.2.3 CountDownLatch的用法

##某一執行緒在開始運行前等待n個執行緒執行完畢。將CountDownLatch的計數器初始化為new CountDownLatch(n)，每當一個任務執行緒執行完畢，就將計數器減1 countdownLatch.countDown()，當計數器的值變成0時，在CountDownLatch上await()的執行緒就會被喚醒。一個典型應用場景就是啟動一個服務時，主執行緒需要等待多個元件載入完畢，然後再繼續執行。 CountDownLatch底層建構子原始碼

public CountDownLatch(int count) {
        if (count <p>1.3.CountDownLatch案例：<strong></strong></p><pre class="brush:php;toolbar:false">public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		//6个同学正在上自习，每个人就有一个1计数器，走1个数字减1，main线程启动，必须要等计时器从6变成0，才能开始。
		CountDownLatch countDownLatch=new CountDownLatch(6);
		for(int i=1;i{
				System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t离开教室");
				countDownLatch.countDown();		//计算减少一个
			},String.valueOf(i)).start();
		}
		countDownLatch.await();	//班长前面需要被阻塞
		System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t班长关门走人");
	}

執行結果截圖

這裡每個人何時走並不知道， 但是可以保證每次都是班長最後一個走。

1.4.原理總結

CountDownLatch主要有兩個方法，當一個或多個執行緒呼叫await方法時，這些執行緒會被阻塞。 其它執行緒呼叫countDown方法將會使計數器減1（呼叫countDown方法的執行緒不會阻塞）
當計數器的值變成0時，因await方法阻塞的執行緒會被喚醒，繼續執行。

2.CyclicBarrier

2.1.CyclicBarrier簡介

cyclic循環，barrier屏障。

從字面上的意思可以知道，這個類別的中文意思是「循環柵欄」。大概的意思就是一個可循環利用的屏障。

它的作用就是會讓所有執行緒都等待完成後才會繼續下一步行動。 上面班長關門的例子是做倒數計時，這裡是反過來，做加法，數到多少就開始。

例如人到齊了，再開會。 ，舉個例子，就像生活中我們會約同事一起去開會，有些同事可能會早到，有些同事可能會晚到，但是這個會議規定必須等到所有人到齊之後才會讓我們正式開會。這裡的同事就是各個線程，會議就是 CyclicBarrier。

建構方法

public CyclicBarrier(int parties)public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)

解析：

parties 是參與執行緒的數量 第二個建構方法有一個Runnable 參數，這個參數的意思是最後一個到達執行緒要做的任務

我們通常用第二個建構函數。

2.2.案例：集齊7顆龍珠召喚神龍#

public static void main(String[] args) {
		// TODO Auto-generated method stub
		CyclicBarrier cyclicBarrier=new CyclicBarrier(7,()->{System.out.println("召唤神龙");});
		for(int i=1;i{
				System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t收集到第"+tempInt+"颗龙珠");
				try {
					//某个线程收集到了龙珠只能先等着，等龙珠收齐了才能召唤神龙
					cyclicBarrier.await();
				} catch (Exception e) {
					// TODO Auto-generated catch block
					e.printStackTrace();
				}
			},String.valueOf(i)).start();;
		}
	}

截图

3.Semophore

3.1.Semophore简介

前面讨论的问题都是多对一的问题，我们现在可以讨论多对多的问题了。

假设有7个兄弟开车上班，而现在只有4个车位。7部车并列开进4个车位，每个车停了多长时间未知，资源被占用完了。假设有一个车只停了2s,那么它走了，外面的车又可以进来了。走一个进一个，最后全部都可以进去。而semophore就是控制多线程的并发策略。

简单理解来说，Semaphore：信号量主要用于两个目的：一个是用于多个共享资源的互斥使用；另一个用于并发线程数量的控制。

Semaphore类有两个重要方法

1、semaphore.acquire();
请求一个信号量，这时候信号量个数-1，当减少到0的时候，下一次acquire不会再执行，只有当执行一个release()的时候，信号量不为0的时候才可以继续执行acquire

2、semaphore.release();
释放一个信号量，这时候信号量个数+1，

3.2.抢车位问题

public static void main(String[] args) {
		//模拟6部车抢3个空车位
		Semaphore semaphore=new Semaphore(3);//模拟资源类，有3个空车位
		for(int i=1;i{
				try {
					//谁先抢到了，谁就占一个车位，并且要把semaphore中的资源数减1
					semaphore.acquire();
					System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t抢占到了车位");
					TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
					System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t离开了车位");
					
				} catch (Exception e) {
					// TODO Auto-generated catch block
					e.printStackTrace();
				}finally{
					//释放车位
					semaphore.release();
				}
				
			},String.valueOf(i)).start();
		}
	}

运行结果截图：

3.3.原理总结

在信号量上我们定义两种操作：

acquire(获取)当一个线程调用acquire操作时，它要么通过成功获取信号量（信号量减1），要么一直等待下去，直到有线程释放信号量，或超时。

release(释放)实际上会将信号量的值加1，然后唤醒等待的线程。

信号量主要用于两个目的：一个是用于多个共享资源的互斥使用；另一个用于并发线程数量的控制

如果把资源数从3变成1了，此时就等价于synchronized。

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