04.Java多线程并发库API使用3

1.java5的Semaphere同步工具

Semaphore可以维护当前访问自身的线程个数，并提供了同步机制。使用Semaphore可以控制同时访问资源的线程个数，例如，实现一个文件允许的并发访问数。

Semaphore实现的功能就类似银行有6个窗口，12个人有业务要操作，那么同时只能有6个人占用窗口，当有的人业务操作完毕之后，让开位置，其它等待的人群中，有一人可以占用当前窗口，操作自己的业务。

另外等待的5个人中可以是随机获得优先机会，也可以是按照先来后到的顺序获得机会，这取决于构造Semaphore对象时传入的参数选项。

单个信号量的Semaphore对象可以实现互斥锁的功能，并且可以是由一个线程获得了“锁”，再由另一个线程释放“锁”，这可应用于死锁恢复的一些场合。

package com.chunjiangchao.thread;

import java.util.concurrent.ExecutorService;

import java.util.concurrent.Executors;

import java.util.concurrent.Semaphore;

/**

 * 同步信号量的使用

 * @author chunjaingchao

 * 随时可以调整Semaphore中可并发的数量

 */

public class SemaphoreDemo {

    public static void main(String[] args) {

        ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool();

        final Semaphore semaphore = new Semaphore(1);//允许的并发数

        for(int i=0;i<10;i++){

            threadPool.execute(new Runnable(){

                @Override

                public void run() {

                    try {

                        semaphore.acquire();

                    } catch (InterruptedException e) {

                        e.printStackTrace();

                    }

                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在执行，当前已经有"+(1-semaphore.availablePermits())+"个并发");

                    try {

                        Thread.sleep(3000);

                    } catch (InterruptedException e) {

                        e.printStackTrace();

                    }

                    semaphore.release();

                }

            });

        }

    }

}

2.CyclicBarrier同步工具

表示大家彼此等待，大家集合好后才开始出发，分散活动后又在指定地点集合碰面，这就好比整个公司的人员利用周末时间集体郊游一样，先各自从家出发到公司集合后，再同时出发到公园游玩，在指定地点集合后再同时开始就餐，…。

一个同步辅助类，它允许一组线程互相等待，直到到达某个公共屏障点 (common barrier point)。在涉及一组固定大小的线程的程序中，这些线程必须不时地互相等待，此时 CyclicBarrier 很有用。因为该 barrier 在释放等待线程后可以重用，所以称它为循环的 barrier。

package com.chunjiangchao.thread;

import java.util.concurrent.CyclicBarrier;

import java.util.concurrent.ExecutorService;

import java.util.concurrent.Executors;

/**

 * CyclicBarrier的使用

 * @author chunjiangchao

 *

 */

public class CyclicBarrierDemo {

    public static void main(String[] args) {

        final int threadNum = 5;

        ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool();

        final CyclicBarrier cb = new CyclicBarrier(threadNum);

        for(int i=0;i<threadNum;i++){

            threadPool.execute(new Runnable(){

                @Override

                public void run() {

                    try {

                        Thread.sleep((long) (Math.random() * 10000));

                        System.out.println("线程"

                                + Thread.currentThread().getName()

                                + "运行到Barrier1，已有"+ (cb.getNumberWaiting() + 1)+ "个已经到达，"

                                + (cb.getNumberWaiting() == threadNum-1 ? "都到齐了，继续走啊"

                                        : "正在等候"));

                        cb.await();//障碍点1：当前线程在await这个障碍地点停顿，等着其它线程运行到这

                        Thread.sleep((long) (Math.random() * 10000));

                        System.out.println("线程"

                                + Thread.currentThread().getName()

                                + "运行到Barrier2，已有"+ (cb.getNumberWaiting() + 1)+ "个已经到达，"

                                + (cb.getNumberWaiting() == threadNum-1 ? "都到齐了，继续走啊"

                                        : "正在等候"));

                        cb.await();//障碍点2：

                        Thread.sleep((long) (Math.random() * 10000));

                        System.out.println("线程"

                                + Thread.currentThread().getName()

                                + "运行到Barrier3，已有"+ (cb.getNumberWaiting() + 1)+ "个已经到达，"

                                + (cb.getNumberWaiting() == threadNum-1 ? "都到齐了，继续走啊"

                                        : "正在等候"));

                        cb.await();//障碍点3：

                    } catch (Exception e) {

                        e.printStackTrace();

                    }

                }

            });

        }

        //正在执行的任务接着执行，后续不允许添加任务

        threadPool.shutdown();

    }

}

3.java5的CountDownLatch同步工具

一个同步辅助类，在完成一组正在其他线程中执行的操作之前，它允许一个或多个线程一直等待。

犹如倒计时计数器，调用CountDownLatch对象的countDown方法就将计数器减1，当计数到达0时，则所有等待者或单个等待者开始执行。

可以实现一个人（也可以是多个人）等待其他所有人都来通知他，这犹如一个计划需要多个领导都签字后才能继续向下实施。还可以实现一个人通知多个人的效果，类似裁判一声口令，运动员同时开始奔跑。用这个功能做百米赛跑的游戏程序不错哦！

package com.chunjiangchao.thread;

import java.util.Random;

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

/**

 * 创建这个CountDownLatch对象的时候，会传入计数器个数，当前线程调用await方法进行等待其它线程的操作，

 * 当其他线程操作计数器的值直到0的时候，才会继续执行后续操作

 * @author chuangjiangchao

 *

 */

public class CountDownLatchDemo {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(3);

        for(int i=0;i<3;i++){

            new WorkThread(countDownLatch).start();

        }

        System.out.println("老大在这儿等着");

        countDownLatch.await();

        System.out.println("你们都跑完了，该我走人了");

    }

    private static class WorkThread extends Thread{

        private CountDownLatch countDownLatch;

        public WorkThread(CountDownLatch countDownLatch){

            this.countDownLatch = countDownLatch;

        }

        @Override

        public void run() {

            System.out.println("执行耗时的操作");

            try {

                Thread.sleep(100*new Random().nextInt(100));

            } catch (InterruptedException e) {

                e.printStackTrace();

            }

            countDownLatch.countDown();

            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"跑完任务，计数器值改变");

        }

    }

}

4.java5的Exchanger同步工具

用于实现两个线程之间的数据交换，每个线程在完成一定的事务后想与对方交换数据，第一个先拿出数据的线程将一直等待第二个线程拿着数据到来时，才能彼此交换数据。

（谁先到达，谁就等待另外一个线程到达，然后开始交换数据。最后执行各自的动作。）

package com.chunjiangchao.thread;

import java.util.Date;

import java.util.Random;

import java.util.concurrent.Exchanger;

/**

 * 两个线程之间的数据交换

 * @author chunjiangchao

 *

 */

public class ExchangerDemo {

    public static void main(String[] args) {

        Exchanger<String> exchanger = new Exchanger<String>();//通过这玩意儿来交换数据

//        ExecutorService threadPool = Executors.newCachedThreadPool();

//        threadPool.execute(command);

        new ThreadA(exchanger).start();

        new ThreadB(exchanger).start();

    }

    private static class ThreadA extends Thread{

        private Exchanger<String> exchanger;

        public ThreadA(Exchanger<String> exchanger){

            this.exchanger = exchanger;

        }

        @Override

        public void run() {

            try {

                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"执行之前"+new Date().toLocaleString());

                Thread.sleep(new Random().nextInt(100)*100);

            } catch (InterruptedException e) {

                e.printStackTrace();

            }

            try {

                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"开始交换数据"+new Date().toLocaleString());

                String exchange = exchanger.exchange("A的数据");//给我等着，直到需要交换数据的线程B到来

                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"交换后得到的数据:"+exchange);

            } catch (InterruptedException e) {

                e.printStackTrace();

            }

        }

    }

    private static class ThreadB extends Thread{

        private Exchanger<String> exchanger;

        public ThreadB(Exchanger<String> exchanger){

            this.exchanger = exchanger;

        }

        @Override

        public void run() {

            try {

                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"执行之前"+new Date().toLocaleString());

                Thread.sleep(new Random().nextInt(100)*100);

            } catch (InterruptedException e) {

                e.printStackTrace();

            }

            try {

                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"开始交换数据"+new Date().toLocaleString());

                String exchange = exchanger.exchange("B的数据");

                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"交换后得到的数据:"+exchange);

            } catch (InterruptedException e) {

                e.printStackTrace();

            }

        }

    }

}

5.java5阻塞队列的应用（ArrayBlockingQueue）

阻塞队列与Semaphore有些相似，但也不同，阻塞队列是一方存放数据，另一方释放数据，Semaphore通常则是由同一方设置和释放信号量（主要控制访问资源的线程数）。

ArrayBlockingQueue ：只有put方法和take方法才具有阻塞功能。

package com.chunjiangchao.thread;

import java.util.Random;

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;

/**

 * 两个生产者，一个消费者

 * @author chunjiangchao

 *

 */

public class ArrayBlockingQueueDemo {

    public static void main(String[] args) {

        final ArrayBlockingQueue<Integer> queue = new ArrayBlockingQueue<Integer>(3);

        for(int i=0;i<2;i++){

            new Thread(new Runnable() {

                @Override

                public void run() {

                    while(true){

                        try {

                            Thread.sleep(3000);

                            int nextInt = new Random().nextInt(100);

                            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"添加数据为："+nextInt);

                            queue.put(nextInt);//当前操作与take操作是阻塞的

                            System.out.println("当前数据个数"+queue.size());

                        } catch (InterruptedException e) {

                            e.printStackTrace();

                        }

                    }

                }

            }).start();

        }

        new Thread(new Runnable() {

            @Override

            public void run() {

                while(true){

                    try {

                        Thread.sleep(1000);

                        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"获取数据");

                        Integer take = queue.take();//取数据，如果queue里面没有数据，就会一直等，等queue里面存放数据了，才会执行后续的代码

                        System.out.println("获取到的数据为"+take+" ,当前数据个数"+queue.size());

                    } catch (InterruptedException e) {

                        e.printStackTrace();

                    }

                }

            }

        }).start();

    }

}

问题：用两个具有1个空间的队列来实现同步通知的功能

package com.chunjiangchao.thread;

import java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue;

/**

 * 使用BlockingQueue实现同步通知的功能

 * @author zzb

 *

 */

public class BlockingQueueCommunicationDemo {

    public static void main(String[] args) {

        final Business business = new Business();

        Thread threadMain = new Thread(new Runnable(){

            @Override

            public void run() {

                while(true){

                    try {

                        business.main();

                    } catch (InterruptedException e) {

                        e.printStackTrace();

                    }

                }

            }

        });

        threadMain.setName("threadMain");

        threadMain.start();

        Thread threadSub = new Thread(new Runnable(){

            @Override

            public void run() {

                while(true){

                    try {

                        business.sub();

                    } catch (InterruptedException e) {

                        e.printStackTrace();

                    }

                }

            }

        });

        threadSub.setName("threadSub");

        threadSub.start();

        /*

         * 你一下我一下，你一下，我一下

             threadMain执行耗时操作

            threadSub执行耗时操作

            threadMain执行耗时操作

            threadSub执行耗时操作

            threadMain执行耗时操作

            threadSub执行耗时操作

         */

    }

    private static class Business{

        private static ArrayBlockingQueue<Integer> mainQueue = new ArrayBlockingQueue<>(1);

        private static ArrayBlockingQueue<Integer> subQueue = new ArrayBlockingQueue<>(1);

        static{

            try {

                mainQueue.put(1);

            } catch (InterruptedException e) {

                e.printStackTrace();

            }

        }

        public void sub() throws InterruptedException{

            subQueue.take();//sub在subQueue取出数据，取不到数据，就等着

            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"执行耗时操作");

            Thread.sleep(3000);

            mainQueue.put(1);//存放数据到subQueue,方便

        }

        public void main() throws InterruptedException{

            mainQueue.take();//main在mainQueue取出数据，取不到数据，就等着

            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"执行耗时操作");

            Thread.sleep(3000);

            subQueue.put(1);//存放数据到subQueue,方便

        }

    }

}

未完待续……

巴特西