JUC之tools面经整理

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一、CountDownLatch

闭锁,一种非常简单、但很常用的同步辅助类。

问题一:CountDownLatch的作用是什么?

作用:是在完成一组正在其他线程中执行的操作之前,允许一个或多个线程一直阻塞。

问题二:CountDownLatch的原理是什么?

原理:基于 AQS 的共享模式的使用。CountDownLatch在多线程并发编程中充当一个计时器的功能,并且维护一个count的变量,并且其操作都是原子操作,该类主要通过countDown()和await()两个方法实现功能的,首先通过建立CountDownLatch对象,并且传入参数即为count初始值。如果一个线程调用了await()方法,那么这个线程便进入阻塞状态,并进入阻塞队列。如果一个线程调用了countDown()方法,则会使count-1;当count的值为0时,这时候阻塞队列中调用await()方法的线程便会逐个被唤醒,从而进入后续的操作。比如下面的例子就是有两个操作,一个是读操作一个是写操作,现在规定必须进行完写操作才能进行读操作。所以当最开始调用读操作时,需要用await()方法使其阻塞,当写操作结束时,则需要使count等于0。因此count的初始值可以定为写操作的记录数,这样便可以使得进行完写操作,然后进行读操作。

问题三:CountDownLatch的步骤

1、首先是创建实例 CountDownLatch countDown = new CountDownLatch(2)

2、需要同步的线程执行完之后,计数-1; countDown.countDown()

3、需要等待其他线程执行完毕之后,再运行的线程,调用 countDown.await()实现阻塞同步

举例:

例1未使用 CountDownLatch

这段代码就是10个线程同时去输出5000以内的偶数,然后在主线程那里计算执行时间。其实这是计算不了那10个线程的执行时间的,因为主线程与这10个线程也是同时执行的,可能那10个线程才执行到一半,主线程就已经输出“耗费时间为x秒”这句话了。所有要想计算这10个线程执行的时间,就得让主线程先等待,等10个分线程都执行完了才能执行主线程。这就要用到闭锁。看如何使用:

例1使用 CountDownLatch  

二、CyclicBarrier

一种可重置的多路同步点,在某些并发编程场景很有用。

问题四:CyclicBarrier的作用

作用:跟CountDownLatch相反,CyclicBarrier设置一个屏障,当要求个数的线程到齐了才能执行,之前到的会一直阻塞在这。即允许一组线程互相等待,直到到达某个公共的屏障点(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

问题五:CyclicBarrier的原理

原理:ReentrantLock 和 Condition 的组合使用

举例:

例2 CyclicBarrier的使用

问题六:CountDownLatch与CyclicBarrier的区别

1、CyclicBarrier的计数器由自己控制;而CountDownLatch的计数器则由使用者来控制

2、在CyclicBarrier中线程调用await方法不仅会将自己阻塞还会将计数器减1,而在CountDownLatch中线程调用await方法只是将自己阻塞而不会减少计数器的值。

3、CountDownLatch只能拦截一轮,而CyclicBarrier可以实现循环拦截。一般来说用CyclicBarrier可以实现CountDownLatch的功能,而反之则不能。



三、Semaphore

信号量是一类经典的同步工具。信号量通常用来限制线程可以同时访问的(物理或逻辑)资源数量。

在资源有多个的时候,可以用Semaphore来进行同步。

问题六:Semaphore 的原理

原理:AQS中的Shared相关,如tryAcquireShared()、tryReleaseShared()等方法。通过getState来判断是否可以获取资源

使用场景:比如说,又到了十一假期,买票是重点,必须圈起来。在购票大厅里,有5个售票窗口,也就是说同一时刻可以服务5个人。要实现这种业务需求,用synchronized显然不合适。

查看Java并发工具,发现有一个Semaphore类,天生就是处理这种情况的。

举例:

例3- Semaphore的使用


四、Phaser

可重用的同步屏障,类似CyclicBarrier和CountDownLatch,但使用上更为灵活

使用场景:非常适用于在多线程环境下同步协调分阶段计算任务(Fork/join框架的子任务之间需同步时,优先使用Phaser)


五、Executors

提供了一系列工厂方法用于创建线程池(四种),返回的线程池都实现了ExecutorService接口。


六、Exchanger

允许两个线程在某个汇合点交换对象,在某些管道设计时比较有用。

Exchanger提供了一个同步点,在这个同步点,一对线程可以交换数据。每个线程通过Exchanger()方法的入口提供数据给他的伙伴线程,并接收他的伙伴线程提供的数据并返回。当两个线程通过Exchaner交换了对象,这个交换对于两个线程来说都是安全的。

Exchanger可以认为是SynchronousQueue的双向形式,在运用到遗传算法和管道设计的应用中比较有用

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