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如何深入理解Java多线程与并发框中的并发辅助工具类

如何深入理解Java多线程与并发框中的并发辅助工具类,相信很多没有经验的人对此束手无策,为此本文总结了问题出现的原因和解决方法,通过这篇文章希望你能解决这个问题。

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一、Exchanger 交换器(两线程间的通信)

使用场景:用于 有且仅有两个线程 间的 数据传输,就就是线程间的 通信 。它是 生产者/消费者 d的 wait() / notify() 的最佳替代工具。 核心原理:方法 exchange()阻塞特性:此方法被调用后等待其他线程来取数据,如果没有其他线程取得数据,则一直 阻塞。

示例:交替打印奇偶数:

public class Print {
    public static void main(String[] args) {
    // 交换器
    Exchanger exchanger = new Exchanger<>();
    // 起始打印数值
    Integer startNumber = 1;
    // 终止的数值
    Integer endNumber= 100;
    // 线程1
    Thread t1 = new Thread(new Thread1(exchanger, startNumber, endNumber));
    Thread t2 = new Thread(new Thread2(exchanger, startNumber, endNumber));
    // 设置线程名称
    t1.setName("thread-no-1");
    t2.setName("thread-no-2");
    // 启动线程
    t1.start();
    t2.start();
}
}
/**
 * 打印奇数的线程
 */
class Thread1 implements Runnable {
private Exchanger exchanger;
/** 被打印的数 */
private Integer number;
private final Integer endNumber;
public Thread1(Exchanger exchanger, Integer startNumber, Integer endNumber) {
    this.exchanger = exchanger;
    this.number = startNumber;
    this.endNumber = endNumber;
}
@Override
    public void run() {
    while (number <= endNumber) {
        if (number % 2 == 1) {
            System.out.println("线程:" + Thread.currentThread().getName() + " : " + number);
        }
        try {
            exchanger.exchange(number++);
        }
        catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
}
/**
 * 打印偶数的线程
 */
class Thread2 implements Runnable {
private Exchanger exchanger;
/** 被打印的数 */
private Integer number;
private final Integer endNumber;
public Thread2(Exchanger exchanger, Integer startNumber, Integer endNumber) {
    this.exchanger = exchanger;
    this.number = startNumber;
    this.endNumber = endNumber;
}
@Override
    public void run() {
    while (number <= endNumber) {
        if (number % 2 == 0) {
            System.out.println("线程:" + Thread.currentThread().getName() + " : " + number);
        }
        try {
            exchanger.exchange(number++);
        }
        catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
}

二、Semaphore 信号灯

核心原理: 通过发放设置最大 许可数,来限制线程的并发数。 默认是 非公平锁,效率高。

public Semaphore(int permits) {
    sync = new NonfairSync(permits);
}
Semaphore semaphore = new Semaphore(5);
try {
    semaphore.acquire();
    // 获取许可
    // 逻辑
}
catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
}
finally {
    semaphore.release();
    // 释放许可
}

三、CountDownLatch 倒计时闩(锁)

核心原理:线程以 组团 的方式进行任务。 count 作为 stat 状态。await() 方式将 阻塞当前线程,直到 count 为 0。

CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(5);
countDownLatch.countDown();
// count - 1
// 预处理
try {
    countDownLatch.await();
    // 阻塞当前线程
    // 大家一起处理的时候,我才处理
}
catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
}

Sync同步器

private static final class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
    private static final long serialVersionUID = 4982264981922014374L;
    Sync(int count) {
        setState(count);
    }
    int getCount() {
        return getState();
    }
    protected int tryAcquireShared(int acquires) {
        return (getState() == 0) ? 1 : -1;
    }
    protected Boolean tryReleaseShared(int releases) {
        // 递减 count; 转换为零时发出信号
        for (;;) {
            int c = getState();
            if (c == 0)
                            return false;
            int nextc = c-1;
            if (compareAndSetState(c, nextc))
                            return nextc == 0;
        }
    }
}

四、CyclicBarrier 循环栅栏(循环锁)

核心原理: 基于 ReentrantLock 和 Condition。 CyclicBarrier 不仅具有 CountDownLatch 的功能,还有实现屏障等待的功能,也就是阶段性同步。

CyclicBarrier与CountDownLatch比较

  • CountDownLatch:一个线程(或者多个),等待另外N个线程完成某个事情之后才能执行;CyclicBarrier:N个线程相互等待,任何一个线程完成之前,所有的线程都必须等待。

  • CountDownLatch:一次性的;CyclicBarrier:可以重复使用。

  • CountDownLatch基于AQS;CyclicBarrier基于锁和Condition。本质上都是依赖于volatile和CAS实现的。

看完上述内容,你们掌握如何深入理解Java多线程与并发框中的并发辅助工具类的方法了吗?如果还想学到更多技能或想了解更多相关内容,欢迎关注创新互联行业资讯频道,感谢各位的阅读!


本文名称:如何深入理解Java多线程与并发框中的并发辅助工具类
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