1.等待多线程完成的CountDownLatch
CountDownLatch允许一个或多个线程等待其他线程完成操作。
假设有一个需求：需要解析一个Excel里多个sheet的数据，可以考虑使用多线程，每个线程解析一个sheet里的数据，等到所有sheet解析完之后，程序需要提示解析完成。
使用join（）：
public class JoinCountDownLatchTest {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread parser1 = new Thread(() -> System.out.println("parser1 finish"));
Thread parser2 = new Thread(() -> System.out.println("parser2 finish"));
parser1.start();
parser2.start();
parser1.join();
parser2.join();
System.out.println("all parser finish");
}
}
使用CountDownLatch：
public class CountDownLatchTest {
static CountDownLatch c = new CountDownLatch(2);
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println(1);
c.countDown();
System.out.println(2);
c.countDown();
}
}).start();
c.await();
System.out.println("3");
}
}
CountDownLatch的构造函数接收一个int类型的参数作为计数器，如果你想等待N个点完成，这里就传入N。
当调用CountDownLatch的countDown方法时，N就会减1，CountDownLatch的await方法会阻塞当前线程，直到N变成零。这里所说的N个点，可以是N个线程，也可以是1个线程里的N个执行步骤。
注意：计数器必须大于等于0，只是等于0时，调用await方法时不会阻塞当前线程。CountDownLatch不能重新初始化或修改对象的内部计数器的值。
2.同步屏障CyclicBarrier
CyclicBarrier的字面意思是可循环使用（Cyclic）的屏障（Barrier）。它要做的事情是，让一组线程到达一个屏障时被阻塞，知道最后一个线程到达屏障时，屏障才会开门，所有被屏障拦截的线程才会继续运行。
①CyclicBarrier简介
默认构造方法CyclicBarrier(int parties)，parties标识屏障拦截的线程数量，每个线程调用await方法告诉CyclicBarrier它已经到达了屏障，然后当前线程被阻塞。
public class CynlicBarrierTest {
static CyclicBarrier c = new CyclicBarrier(2);
public static void main(String[] args) {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
c.await();
} catch (Exception e) {
}
System.out.println(1);
}
}).start();
try{
c.await();
} catch (Exception e) {
}
System.out.println(2);
}
}
输出结果：
1
2
或者
2
1
如果把 new CyclicBarrier(2) 改成 new CyclicBarrier(3) ，则主线程和子线程会永远等待，因为没有第三个线程执行await方法。
如果起了三个线程调用await，但是new CyclicBarrier(2)，依然会永远等待，因为当CyclicBarrier的count为0时，会重置为parties。
int index = --count;
if (index == 0) { // tripped
boolean ranAction = false;
try {
final Runnable command = barrierCommand;
if (command != null)
command.run();
ranAction = true;
nextGeneration();
return 0;
} finally {
if (!ranAction)
breakBarrier();
}
}
private void nextGeneration() {
// signal completion of last generation
trip.signalAll();
// set up next generation
count = parties;
generation = new Generation();
}
另一个构造器：CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)，用于在线程到达屏障时，优先执行barrierAction，方便更负责的业务场景：
public class CynlicBarrierTest2 {
static CyclicBarrier c = new CyclicBarrier(2, new A());
public static void main(String[] args) {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
c.await();
} catch (Exception e) {
}
System.out.println(1);
}
}).start();
try{
c.await();
} catch (Exception e) {
}
System.out.println(2);
}
static class A implements Runnable {
@Override
public void run() {
System.out.println(3);
}
}
}
输出结果：
3
2
1
或者
3
1
2
②CyclicBarrier的应用场景
CyclicBarrier可用于多线程计算数据，最后合并计算结果的场景。
如：用一个Excel保存了用户所有银行流水，每个sheet薄脆一个账户近一年的每笔银行流水，现在需要统计用户的日均银行流水，最后再用barrierAction用这些线程的计算结果，计算出整个Excel的日均银行流水。
/**
* 银行流水处理服务类
*/
public class BankWaterService implements Runnable {
/**
* 创建4个屏障，处理完之后执行当前类的run方法
*/
private CyclicBarrier c = new CyclicBarrier(4, this);
/**
* 假设只有4个sheet，所以只启动4个线程
*/
private Executor executor = Executors.newFixedThreadPool(4);
/**
* 保存每个sheet计算出的银行流水结果
*/
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() {
//计算当前sheet的银行流水数据，计算代码省略
sheetBankWaterCount.put(Thread.currentThread().getName(), 1);
//银行流水计算完成插入一个屏障
try {
c.await();
} catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
}
}
@Override
public void run() {
int result = 0;
//汇总每个sheet计算出的结果
for (Map.Entry<String, Integer> sheet : sheetBankWaterCount.entrySet()) {
result += sheet.getValue();
}
//将结果输出
sheetBankWaterCount.put("result", result);
System.out.println(result);
}
public static void main(String[] args) {
BankWaterService bankWaterCount = new BankWaterService();
bankWaterCount.count();
}
}
输出结果
4
③CyclicBarrier和CountDownLatch的区别
CountDownLatch的计数器只能使用一次，而CyclicBarrier的计数器考科一使用reset方法重置。
CyclicBarrier还提供其他有用的方法，比如：
- getNumberWaiting()：可以获取CyclicBarrier阻塞的线程数。
- isBroken()：用来了解阻塞的线程是否被中断。
public class CynlicBarrierTest3 {
static CyclicBarrier c = new CyclicBarrier(2);
public static void main(String[] args) {
Thread thread = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
c.await();
} catch (Exception e) {
}
}
});
thread.start();
thread.interrupt();
try{
c.await();
} catch (Exception e) {
System.out.println(c.isBroken());
}
}
}
输出：
true
3.控制并发线程数的Semaphore
Semaphore（信号量）是用来控制同时访问特定资源的线程数量，它通过协调各个线程，以保障合理的使用公共资源。
①应用场景
Semaphore可以用于做流量控制，特别是共用资源有限的应用场景，比如数据库连接。
如：读取几万个文件的数据，因为都是IO密集型人物，我们可以启动几十个线程并发地读取，但是如果读到内存后，还需要存储到数据库中，而数据库的连接数只有10个，这时我们必须控制只有10个线程同时获取数据库连接保存数据，否则会报错无法获取数据库连接。
public class SemaphoreTest {
private static final int THREAD_COUNT = 30;
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();//获取一个许可证
System.out.println("save data");
s.release();//归还许可证
} catch (InterruptedException e) {
}
}
});
}
threadPool.shutdown();
}
}
代码中，虽然有30个线程在执行，但是只允许10个并发执行。
构造方法：Semaphore(int permits)，permits表示可用的许可证数量。
②其他方法
- boolean tryAcquire()：尝试获取许可证。
- int availablePermits()：返回此信号量中当前可用的许可证数。
- int getQueueLength()：返回正在等待获取许可证的线程数。
- boolean hasQueuedThreads()：是否有线程正在等待获取许可证。
- void reducePermits(int reduction)：减少reduction个许可证，是个protected方法。
- Collection<Thread> getQueuedThreads()：返回所有等待获取许可证的线程集合，是个protected方法。
4.线程间交换数据的Exchanger
Exchanger（交换者）是一个用于线程间协作的工具类。用于进行线程间的数据交换。它提供一个同步点，在这个同步点，两个线程可以交换彼此的数据。
这两个线程通过exchange方法交换数据，如果第一个线程先执行exchange方法，它会一直等待第二个线程也执行exchange方法，当两个线程都到达同步点时，这两个线程可以交换数据，将本线程生产出来的数据传递给对方。
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() {
try {
String a = "银行流水A";//A录入银行流水数据
String exchange = exgr.exchange(a);
System.out.println(exchange);
} catch (InterruptedException e) {
}
}
});
threadPool.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
String b = "银行流水B";//B录入银行流水数据
String a = exgr.exchange(b);
System.out.println("A和B数据是否一致：" + a.equals(b) + "，A录入的是：" + a + "，B录入的是：" + b);
} catch (InterruptedException e) {
}
}
});
threadPool.shutdown();
}
}
如果担心有特殊情况发生，避免一直等待，可以使用exchange(V x, long timeout, TimeUnit unit)设置最大等待时长。
