JUC高并发与线程安全(2)_juc怎么实现的线程安全-程序员宅基地

技术标签: 高并发与线程安全  

6、countDownLatch/CyclicBarrier/semaphore

countDownLatch初始化一个数值,阻塞线程知道倒数到0触发事件

class countDownLatchDemo {
    

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

        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(6);
        for (int i = 0; i <=6 ; i++) {
    
            new Thread(()->{
    
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t 上完自习,离开教室");
            },String.valueOf(i)).start();
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t >>>>关门走人");
        TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
        System.out.println("------------");
        for (int i = 1; i <=6 ; i++) {
    
            new Thread(()->{
    
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t 上完自习,离开教室");
                countDownLatch.countDown();
            },String.valueOf(i)).start();

        }
        //阻止主线程,等待子线程完成
        countDownLatch.await();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t <<<<关门走人");
    }

}

/*
1	 上完自习,离开教室
2	 上完自习,离开教室
main	 >>>>关门走人
3	 上完自习,离开教室
4	 上完自习,离开教室
0	 上完自习,离开教室
5	 上完自习,离开教室
6	 上完自习,离开教室
------------
2	 上完自习,离开教室
4	 上完自习,离开教室
1	 上完自习,离开教室
5	 上完自习,离开教室
3	 上完自习,离开教室
6	 上完自习,离开教室
main	 <<<<关门走人
*/

cyclicBarrier向上计数,线程阻塞

public class CyclicBarrierDemo {
    

    public static void main(String[] args) {
    
        CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(7, () -> {
    
            System.out.println("召唤神龙");
        });
        for (int i = 1; i <=7; i++) {
    
            final int tempint=i;
            new Thread(()->{
    
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t收集了第:"+tempint+"颗龙珠");
                try {
    
                    cyclicBarrier.await();
                } catch (InterruptedException e) {
    
                    e.printStackTrace();
                } catch (BrokenBarrierException e) {
    
                    e.printStackTrace();
                }
            },String.valueOf(i)).start();
        }
    }
}

/*
2	收集了第:2颗龙珠
6	收集了第:6颗龙珠
3	收集了第:3颗龙珠
1	收集了第:1颗龙珠
7	收集了第:7颗龙珠
4	收集了第:4颗龙珠
5	收集了第:5颗龙珠
召唤神龙
*/

semaphore信号量

  • 用于多个共享资源互斥使用
  • 用于并发线程数的控制
public class SemaphoreDemo {
    

    public static void main(String[] args) {
    
        //初始化资源数
        Semaphore semaphore = new Semaphore(3);

        for (int i = 1; i <= 6; i++) {
    
            new Thread(()->{
    
                try {
    
                    semaphore.acquire();
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t抢到车位");
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t我走了");
                } catch (Exception e) {
    
                    e.printStackTrace();
                }
                finally {
    
                    semaphore.release();
                }
            },String.valueOf(i)).start();

        }
    }
}
/*
2	抢到车位
1	抢到车位
3	抢到车位
2	我走了
3	我走了
1	我走了
6	抢到车位
4	抢到车位
5	抢到车位
6	我走了
5	我走了
4	我走了
*/

7、枚举

public enum CountryEnum {
    

    ONE(1,"春"),TWO(2,"夏");

    private Integer retId;
    private String retMessage;

    public Integer getRetId() {
    
        return retId;
    }

    public String getRetMessage() {
    
        return retMessage;
    }

    CountryEnum(Integer retId, String retMessage) {
    
        this.retId = retId;
        this.retMessage = retMessage;
    }
    
    public static CountryEnum getEnumForIndex(int index){
    
        CountryEnum[] values = CountryEnum.values();
        for (CountryEnum countryEnum: values) {
    
            if (countryEnum.retId==index){
    
                return countryEnum;
            }
        }
        return null;
    }
}

8、阻塞队列知道吗

阻塞队列的好处?不需要关心什么时候需要阻塞线程,什么时候需要唤醒线程。

阻塞队列如何管理?

何为阻塞队列?

  • 当队列为空时,从队列中获取元素的行为将会被阻塞
  • 当队列为满时,往队列中添加元素的行为将会被阻塞

阻塞队列分类

ArrayBlockingQueue:由数组结构组成的有限阻塞队列

LinkedBlockingQueue:由链表结构组成的有界阻塞队列(默认大小Integer.MAX_VALUE)

PriorityBlockingQueue:支持优先级排序的无界阻塞队列

DelayQueue:使用优先级队列实现的延迟无解阻塞队列

SynchronousQueue:不存储元素的阻塞队列,也即单个元素的队列

LinkedTransferQueue:由链表结构组成的无解阻塞队列

LinkedBlockingDeque:由链表结构组成的双向阻塞队列

阻塞队列的核心方法

抛出异常:当操作超过队列长度时,直接抛出异常

特殊值:进行尝试操作,如果成功返回true,失败返回false

阻塞:如果队列满了继续插入就阻塞线程,直到有元素移除;如果队列为空还要取出就阻塞线程

超时:只阻塞指定的超时时间

方法类型 抛出异常 特殊值 阻塞 超时
插入 add(e) offer(e) put(e) offer(e,time,unit)
移除 remove() poll() take() poll(time,unit)
检查 element() peek() 不可用 不可用

8.1ArrayBlockingQueue

//抛出异常
public class BlockingQueueDemo {
    

    public static void main(String[] args) {
    
        arrayBlockingQueue_exception();

    }

    private static void arrayBlockingQueue_exception() {
    
        //初始化一个大小为3的string阻塞队列
        ArrayBlockingQueue<Object> blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);

        System.out.println(blockingQueue.add("a"));
        System.out.println(blockingQueue.add("b"));
        System.out.println(blockingQueue.add("c"));
        System.out.println(blockingQueue.element());
        try {
    
            System.out.println(blockingQueue.add("a"));
        } catch (Exception e) {
    
            e.printStackTrace();
        }

        System.out.println("--------------------");
        System.out.println(blockingQueue.remove());
        System.out.println(blockingQueue.remove());
        System.out.println(blockingQueue.remove());
        System.out.println(blockingQueue.element());
        try {
    
            System.out.println(blockingQueue.remove());
        } catch (Exception e) {
    
            e.printStackTrace();
        }
    }
/*
true
true
true
a
java.lang.IllegalStateException: Queue full
	at java.util.AbstractQueue.add(AbstractQueue.java:98)
	at java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue.add(ArrayBlockingQueue.java:312)
	at queue.BlockingQueueDemo.main(BlockingQueueDemo.java:24)
--------------------
a
b
c
Exception in thread "main" java.util.NoSuchElementException
	at java.util.AbstractQueue.element(AbstractQueue.java:136)
	at queue.BlockingQueueDemo.main(BlockingQueueDemo.java:33)
*/
//特殊值
public class BlockingQueueDemo {
    

    public static void main(String[] args) {
    
        arrayBlockingQueue_special();


    }

    private static void arrayBlockingQueue_special() {
    
        //初始化一个大小为3的string阻塞队列
        ArrayBlockingQueue<Object> blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);

        System.out.println(blockingQueue.offer("a"));
        System.out.println(blockingQueue.offer("b"));
        System.out.println(blockingQueue.offer("c"));
        System.out.println("队列已满尝试插入");
        System.out.println(blockingQueue.offer("d"));
        System.out.println("检查队列");
        System.out.println(blockingQueue.peek());

        System.out.println("移除元素");
        System.out.println(blockingQueue.poll());
        System.out.println(blockingQueue.poll());
        System.out.println(blockingQueue.poll());
        System.out.println("队列已空");
        System.out.println(blockingQueue.poll());
    }
}
/*
true
true
true
队列已满尝试插入
false
检查队列
a
移除元素
a
b
c
队列已空
null
*/
//阻塞
public class BlockingQueueDemo {
    

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


    }

    private static void arrayBlockingQueue_blocking() throws InterruptedException {
    
        //初始化一个大小为3的string阻塞队列
        ArrayBlockingQueue<Object> blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);

        blockingQueue.put("a");
        blockingQueue.put("b");
        blockingQueue.put("c");
        System.out.println("队列已满尝试插入,此时线程阻塞");

        System.out.println(blockingQueue.peek());

        blockingQueue.take();
        blockingQueue.take();
        blockingQueue.take();
        System.out.println("队列已空,若继续清空线程阻塞");
    }
}
//超时
public class BlockingQueueDemo {
    

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

    }

    private static void timeOut() throws InterruptedException {
    
        //初始化一个大小为3的string阻塞队列
        ArrayBlockingQueue<Object> blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);

        //s瞬间插入
        System.out.println(blockingQueue.offer("a", 2l, TimeUnit.SECONDS));
        System.out.println(blockingQueue.offer("b", 2l, TimeUnit.SECONDS));
        System.out.println(blockingQueue.offer("c", 2l, TimeUnit.SECONDS));
        System.out.println("队列已满,此时尝试插入,等待两秒返回插入结果");
        System.out.println(blockingQueue.offer("d", 2l, TimeUnit.SECONDS));

        System.out.println(blockingQueue.poll(1l, TimeUnit.SECONDS));
        System.out.println(blockingQueue.poll(1l, TimeUnit.SECONDS));
        System.out.println(blockingQueue.poll(1l, TimeUnit.SECONDS));
        System.out.println("队列已空,此时尝试获取,等待一秒返回获取结果");
        System.out.println(blockingQueue.poll(1l, TimeUnit.SECONDS));
    }
}
/*
true
true
true
队列已满,此时尝试插入,等待两秒返回插入结果
false
a
b
c
队列已空,此时尝试获取,等待一秒返回获取结果
null
*/

8.2SynchronousQueue

队列中只有一个元素,不消费就不生产

public class SycnhronousQueueDemo {
    

    public static void main(String[] args) {
    

        SynchronousQueue<String> synchronousQueue = new SynchronousQueue<>();

        new Thread(()->{
    
            try {
    
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t put 1");
                synchronousQueue.put("1");

                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t put 2");
                synchronousQueue.put("2");

                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t put 3");
                synchronousQueue.put("3");
            } catch (InterruptedException e) {
    
                e.printStackTrace();
            }
        },"AA").start();

        new Thread(()->{
    
            try {
    
                TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
                 System.out.println("2s后");
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\tget "+synchronousQueue.take());

                TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
                 System.out.println("2s后");
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\tget "+synchronousQueue.take());

                TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
                 System.out.println("2s后");
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\tget "+synchronousQueue.take());

            } catch (InterruptedException e) {
    
                e.printStackTrace();
            }
        },"BB").start();
    }
}
/*
AA	 put 1
2s后
BB	get 1
AA	 put 2
2s后
BB	get 2
AA	 put 3
2s后
BB	get 3


*/

8.3使用场景

  • 生产者消费者模式

    • 传统版

      class ShareData{
              
          private int number=0;
          private Lock lock=new ReentrantLock();
          
          private Condition condition=lock.newCondition();
      
          public void increment() throws Exception{
              
              try {
              
                  lock.lock();
                  //1判断,防止虚假唤醒
                  while (number!=0){
              
                      //等待,暂停生产
                      condition.await();
                  }
                  //2干活
                  number++;
      
                  System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t "+number);
                  //3通知唤醒
                  condition.signalAll();
              } catch (Exception e) {
              
                  e.printStackTrace();
              }finally {
              
                  lock.unlock();
              }
          }
      
          public void decrement() throws Exception{
              
              try {
              
                  lock.lock();
                  //1判断
                  while (number==0){
              
                      //等待,暂停生产
                      condition.await();
                  }
                  //2干活
                  number--;
      
                  System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t "+number);
                  //3通知唤醒
                  condition.signalAll();
              } catch (Exception e) {
              
                  e.printStackTrace();
              }finally {
              
                  lock.unlock();
              }
      
      
          }
      }
      public class ProdConsumer_TranditionDemo {
              
          public static void main(String[] args) {
              
      
              ShareData shareData = new ShareData();
      
              new Thread(()->{
              
                  for (int i = 1; i <= 5; i++) {
              
      
                      try {
              
                          shareData.increment();
                      } catch (Exception e) {
              
                          e.printStackTrace();
                      }
                  }
              },"AA").start();
      
              new Thread(()->{
              
                  for (int i = 1; i <= 5; i++) {
              
      
                      try {
              
                          shareData.decrement();
                      } catch (Exception e) {
              
                          e.printStackTrace();
                      }
                  }
              },"BB").start();
          }
      }
      /*
      AA	 1
      BB	 0
      AA	 1
      BB	 0
      AA	 1
      BB	 0
      AA	 1
      BB	 0
      AA	 1
      BB	 0
      */
      

      虚假唤醒

    • 阻塞队列版

      class MyResource{
              
          private volatile boolean flag=true;
          private AtomicInteger atomicInteger=new AtomicInteger();
          //定义基础接口
          BlockingQueue<String> blockingQueue=null;
      
          //通过构造传入具体的实现类
          public MyResource(BlockingQueue<String> blockingQueue) {
              
              this.blockingQueue = blockingQueue;
              System.out.println(blockingQueue.getClass().getName());
          }
      
          public void myProd() throws InterruptedException {
              
              String data=null;
              boolean resValue;
              while (flag){
              
                  data=atomicInteger.incrementAndGet()+"";
                  resValue=blockingQueue.offer(data,2l, TimeUnit.SECONDS);
                  if (resValue){
              
                      System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t 插入队列成功"+data);
                  }else {
              
                      System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t 插入队列失败" );
                  }
                  TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
              }
              System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t 生产叫停");
          }
      
          public void myConsumer() throws InterruptedException {
              
              String result=null;
              while (flag){
              
                  //外部设置flag时线程处于阻塞状态
                  result=blockingQueue.poll(2l,TimeUnit.SECONDS);
                  if (result==null||result.equalsIgnoreCase("")){
              
                      flag=false;
                      System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t 消费失败");
                      break;
                  }
                  System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t 消费队列"+result+"成功");
              }
          }
      
          public void stop(){
              
              System.out.println("开始停止生产");
              flag=false;
          }
      }
      public class ProdConsumer_BlockingQueueDemo {
              
      
          public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
              
      
              ArrayBlockingQueue<String> blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(5);
              MyResource myResource = new MyResource(blockingQueue);
      
              new Thread(()->{
              
                  System.out.println("生产线程启动");
                  System.out.println();
                  System.out.println();
                  try {
              
                      myResource.myProd();
                  } catch (InterruptedException e) {
              
                      e.printStackTrace();
                  }
              },"生产者").start();
      
              new Thread(()->{
              
                  System.out.println("消费线程启动");
                  System.out.println();
                  System.out.println();
                  try {
              
                      myResource.myConsumer();
                  } catch (InterruptedException e) {
              
                      e.printStackTrace();
                  }
              },"消费者").start();
      
              TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
              myResource.stop();
          }
      }
      /*
      java.util.concurrent.ArrayBlockingQueue
      生产线程启动
      
      
      消费线程启动
      
      
      生产者	 插入队列成功1
      消费者	 消费队列1成功
      生产者	 插入队列成功2
      消费者	 消费队列2成功
      生产者	 插入队列成功3
      消费者	 消费队列3成功
      开始停止生产
      生产者	 生产叫停
      消费者	 消费失败
      */
      
版权声明:本文为博主原创文章,遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议,转载请附上原文出处链接和本声明。
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