併發工具箱 concurrent包的原理分析以及使用

原創 wartensie 2020-06-02 15:07

併發工具箱 concurrent包的原理分析以及使用

1、java.util.concurrent 包下的類分類圖

 

J.U.C

  • locks部分：顯式鎖(互斥鎖和速寫鎖)相關；
  • atomic部分：原子變量類相關，是構建非阻塞算法的基礎；
  • executor部分：線程池相關；
  • collections部分：併發容器相關；
  • tools部分：同步工具相關，如信號量、閉鎖、柵欄等功能；

1、1 collections部分:

1、1、1  BlockingQueue

　　BlockingQueue爲接口，如果要是他，需要使用實現他的子類；

　　BlockingQueue的子類包括'

　　　　ArrayBlockingQueue;

　　　　DelayQueue;

　　　　LinkedBlockingQueue;

　　　　SynchronousQueue;

　　　　PriorirtyBlockingQueue;

　　　　TransferQueue;

　　

BlockingQueue 用法

BlockingQueue 通常用於一個線程生產對象，而另外一個線程消費這些對象的場景。下圖是對這個原理的闡述：

一個線程往裏邊放，另外一個線程從裏邊取的一個 BlockingQueue。

一個線程將會持續生產新對象並將其插入到隊列之中，直到隊列達到它所能容納的臨界點。也就是說，它是有限的。如果該阻塞隊列到達了其臨界點，負責生產的線程將會在往裏邊插入新對象時發生阻塞。它會一直處於阻塞之中，直到負責消費的線程從隊列中拿走一個對象。負責消費的線程將會一直從該阻塞隊列中拿出對象。如果消費線程嘗試去從一個空的隊列中提取對象的話，這個消費線程將會處於阻塞之中，直到一個生產線程把一個對象丟進隊列。

BlockingQueue 的方法

BlockingQueue 具有 4 組不同的方法用於插入、移除以及對隊列中的元素進行檢查。如果請求的操作不能得到立即執行的話，每個方法的表現也不同。這些方法如下：

四組不同的行爲方式解釋：

拋異常：如果試圖的操作無法立即執行，拋一個異常。
特定值：如果試圖的操作無法立即執行，返回一個特定的值(常常是 true / false)。
阻塞：如果試圖的操作無法立即執行，該方法調用將會發生阻塞，直到能夠執行。
超時：如果試圖的操作無法立即執行，該方法調用將會發生阻塞，直到能夠執行，但等待時間不會超過給定值。返回一個特定值以告知該操作是否成功(典型的是 true / false)。

無法向一個 BlockingQueue 中插入 null。如果你試圖插入 null，BlockingQueue 將會拋出一個 NullPointerException。

可以訪問到 BlockingQueue 中的所有元素，而不僅僅是開始和結束的元素。比如說，你將一個對象放入隊列之中以等待處理，但你的應用想要將其取消掉。那麼你可以調用諸如 remove(o) 方法來將隊列之中的特定對象進行移除。但是這麼幹效率並不高(譯者注：基於隊列的數據結構，獲取除開始或結束位置的其他對象的效率不會太高)，因此你儘量不要用這一類的方法，除非你確實不得不那麼做。

Java 中使用 BlockingQueue 的例子

這裏是一個 Java 中使用 BlockingQueue 的示例。本示例使用的是 BlockingQueue 接口的 ArrayBlockingQueue 實現。

首先，BlockingQueueExample 類分別在兩個獨立的線程中啓動了一個 Producer 和 一個 Consumer。

Producer 向一個共享的 BlockingQueue 中注入字符串，而 Consumer 則會從中把它們拿出來。

 

public class BlockingQueueExample { 
 
    public static void main(String[] args) throws Exception { 
 
        BlockingQueue queue = new ArrayBlockingQueue(1024); 
 
        Producer producer = new Producer(queue); 
        Consumer consumer = new Consumer(queue); 
 
        new Thread(producer).start(); 
        new Thread(consumer).start(); 
 
        Thread.sleep(4000); 
    } 
}

 

以下是 Producer 類。注意它在每次 put() 調用時是如何休眠一秒鐘的。這將導致 Consumer 在等待隊列中對象的時候發生阻塞。

public class Producer implements Runnable{ 
 
    protected BlockingQueue queue = null; 
 
    public Producer(BlockingQueue queue) { 
        this.queue = queue; 
    } 
 
    public void run() { 
        try { 
            queue.put("1"); //無需考慮安全問題 直接使用
            Thread.sleep(1000); 
            queue.put("2"); 
            Thread.sleep(1000); 
            queue.put("3"); 
        } catch (InterruptedException e) { 
            e.printStackTrace(); 
        } 
    } 
}

 

 

以下是 Consumer 類。它只是把對象從隊列中抽取出來，然後將它們打印到 System.out。

public class Consumer implements Runnable{ 
 
    protected BlockingQueue queue = null; 
 
    public Consumer(BlockingQueue queue) { 
        this.queue = queue; 
    } 
 
    public void run() { 
        try { 
            System.out.println(queue.take()); 
            System.out.println(queue.take()); 
            System.out.println(queue.take()); 
        } catch (InterruptedException e) { 
            e.printStackTrace(); 
        } 
    } 
}

 

數組阻塞隊列 ArrayBlockingQueue

　　ArrayBlockingQueue 類實現了 BlockingQueue 接口。

　　ArrayBlockingQueue 是一個有界的阻塞隊列，其內部實現是將對象放到一個數組裏。有界也就意味着，它不能夠存儲無限多數量的元素。它有一個同一時間能夠存儲元素數量的上限。

　　你可以在對其初始化的時候設定這個上限，但之後就無法對這個上限進行修改了(譯者注：因爲它是基於數組實現的，也就具有數組的特性：一旦初始化，大小就無法修改)。

　　‘ArrayBlockingQueue 內部以 FIFO(先進先出)的順序對元素進行存儲。隊列中的頭元素在所有元素之中是放入時間最久的那個，而尾元素則是最短的那個。

　　ArrayBlockingQueue的使用代碼案例見上例代碼。

4. 延遲隊列 DelayQueue

DelayQueue 實現了 BlockingQueue 接口。DelayQueue 對元素進行持有直到一個特定的延遲到期。注入其中的元素必須實現 java.util.concurrent.Delayed 接口，該接口定義：

public interface Delayed extends Comparable<Delayed< { 
 
 public long getDelay(TimeUnit timeUnit);  //注意此處的TimeUnit的使用
 
}

 

DelayQueue 將會在每個元素的 getDelay() 方法返回的值的時間段之後才釋放掉該元素。如果返回的是 0 或者負值，延遲將被認爲過期，該元素將會在 DelayQueue 的下一次 take 被調用的時候被釋放掉。

也就是說通過getDelay返回元素到期時間，只有元素在隊列中存在的時間超過該時間後，纔可以在延遲隊列取出該對象；

傳遞給 getDelay 方法的 getDelay 實例是一個枚舉類型，它表明了將要延遲的時間段。

TimeUnit 枚舉將會取以下值：

DAYS 
HOURS 
MINUTES 
SECONDS 
MILLISECONDS 
MICROSECONDS 
NANOSECONDS

 

正如你所看到的，Delayed 接口也繼承了 java.lang.Comparable 接口，這也就意味着 Delayed 對象之間可以進行對比。這個在對 DelayQueue 隊列中的元素進行添加時排序，因此它們可以根據過期時間進行有序釋放。以下是使用 DelayQueue 的例子：

 

DelayQueue的兩個應用案例：【注意該案例中用到了 concrrent 包下的 tools 下的  countDownLatch 如果對該部分不理解 先看 1.2 部門的 Tools 】

 

1、2  Tools部分:

　　CountDownLatch用法

　　CountDownLatch類位於java.util.concurrent包下，利用它可以實現類似計數器的功能。比如有一個任務A，它要等待其他4個任務執行完畢之後才能執行，此時就可以利用CountDownLatch來實現這種功能了。

　　通俗一點的說 就是 使用CountDownLatch 時  幾個線程使用同一個CountDownLatch對象 有一個線程調用wait方法  其他線程使用countDown()方法，當最後計數器減到0的時候，wait調用處 繼續往下執行；

　　CountDownLatch類只提供了一個構造器：

 

public CountDownLatch(int count) {  };  //參數count爲計數值

 

然後下面這3個方法是CountDownLatch類中最重要的方法：

public void await() throws InterruptedException { };   //調用await()方法的線程會被掛起，它會等待直到count值爲0才繼續執行
public boolean await(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException { };  //和await()類似，只不過等待一定的時間後count值還沒變爲0的話就會繼續執行
public void countDown() { };  //將count值減1

下面看使用範例：

public class Test {
     public static void main(String[] args) {   
         final CountDownLatch latch = new CountDownLatch(2);
 
         new Thread(){
             public void run() {
                 try {
                     System.out.println("子線程"+Thread.currentThread().getName()+"正在執行");
                    Thread.sleep(3000);
                    System.out.println("子線程"+Thread.currentThread().getName()+"執行完畢");
                    latch.countDown();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
             };
         }.start();
 
         new Thread(){
             public void run() {
                 try {
                     System.out.println("子線程"+Thread.currentThread().getName()+"正在執行");
                     Thread.sleep(3000);
                     System.out.println("子線程"+Thread.currentThread().getName()+"執行完畢");
                     latch.countDown();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
             };
         }.start();
 
         try {
             System.out.println("等待2個子線程執行完畢...");
            latch.await();
            System.out.println("2個子線程已經執行完畢");
            System.out.println("繼續執行主線程");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
     }
}

執行結果；

線程Thread-0正在執行
線程Thread-1正在執行
等待2個子線程執行完畢...
線程Thread-0執行完畢
線程Thread-1執行完畢
2個子線程已經執行完畢
繼續執行主線程

 

CyclicBarrier用法

字面意思迴環柵欄，通過它可以實現讓一組線程等待至某個狀態之後再全部同時執行。叫做迴環是因爲當所有等待線程都被釋放以後，CyclicBarrier可以被重用。我們暫且把這個狀態就叫做barrier，當調用await()方法之後，線程就處於barrier了。

通俗的講 就是 使用 CyclicBrarrier 幾個線程在執行到需要進行柵欄的地方時 調用 CyclicBrarrier 對象的 wait 方法 然後當所有的對象都執行到柵欄的地方後 統一進行放行 往後執行；

CyclicBarrier類位於java.util.concurrent包下，CyclicBarrier提供2個構造器：

public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) {
}
 
public CyclicBarrier(int parties) {
}

參數parties指讓多少個線程或者任務等待至barrier狀態；

參數barrierAction爲當這些線程都達到barrier狀態時會執行的內容；其實就是 當所有線程到達柵欄後，如果需要執行在放行前需要執行一個其他操作，可以實現runnable的run方法，此時會調用一個線程執行run方法；

然後CyclicBarrier中最重要的方法就是await方法，它有2個重載版本：

public int await() throws InterruptedException, BrokenBarrierException { };
public int await(long timeout, TimeUnit unit)throws InterruptedException,BrokenBarrierException,TimeoutException { };

第一個版本比較常用，用來掛起當前線程，直至所有線程都到達barrier狀態再同時執行後續任務；

第二個版本是讓這些線程等待至一定的時間，如果還有線程沒有到達barrier狀態就直接讓到達barrier的線程執行後續任務。

下面舉幾個例子就明白了：

假若有若干個線程都要進行寫數據操作，並且只有所有線程都完成寫數據操作之後，這些線程才能繼續做後面的事情，此時就可以利用CyclicBarrier了：

 

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        int N = 4;
        CyclicBarrier barrier  = new CyclicBarrier(N);
        for(int i=0;i<N;i++)
            new Writer(barrier).start();
    }
    static class Writer extends Thread{
        private CyclicBarrier cyclicBarrier;
        public Writer(CyclicBarrier cyclicBarrier) {
            this.cyclicBarrier = cyclicBarrier;
        }
 
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("線程"+Thread.currentThread().getName()+"正在寫入數據...");
            try {
                Thread.sleep(5000);      //以睡眠來模擬寫入數據操作
                System.out.println("線程"+Thread.currentThread().getName()+"寫入數據完畢，等待其他線程寫入完畢");
                cyclicBarrier.await(); //柵欄的地方 所有線程停留在此處等待其他線程執行到此
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }catch(BrokenBarrierException e){
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("所有線程寫入完畢，繼續處理其他任務...");
        }
    }
}

 

測試結果：

 

線程Thread-0正在寫入數據...
線程Thread-3正在寫入數據...
線程Thread-2正在寫入數據...
線程Thread-1正在寫入數據...
線程Thread-2寫入數據完畢，等待其他線程寫入完畢
線程Thread-0寫入數據完畢，等待其他線程寫入完畢
線程Thread-3寫入數據完畢，等待其他線程寫入完畢
線程Thread-1寫入數據完畢，等待其他線程寫入完畢
所有線程寫入完畢，繼續處理其他任務...
所有線程寫入完畢，繼續處理其他任務...
所有線程寫入完畢，繼續處理其他任務...
所有線程寫入完畢，繼續處理其他任務...

 

　　從上面輸出結果可以看出，每個寫入線程執行完寫數據操作之後，就在等待其他線程寫入操作完畢。

　　當所有線程線程寫入操作完畢之後，所有線程就繼續進行後續的操作了。

　　如果說想在所有線程寫入操作完之後，進行額外的其他操作可以爲CyclicBarrier提供Runnable參數：

 

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        int N = 4;
        CyclicBarrier barrier  = new CyclicBarrier(N,new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("當前線程"+Thread.currentThread().getName());   
            }
        });
 
        for(int i=0;i<N;i++)
            new Writer(barrier).start();
    }
    static class Writer extends Thread{
        private CyclicBarrier cyclicBarrier;
        public Writer(CyclicBarrier cyclicBarrier) {
            this.cyclicBarrier = cyclicBarrier;
        }
 
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("線程"+Thread.currentThread().getName()+"正在寫入數據...");
            try {
                Thread.sleep(5000);      //以睡眠來模擬寫入數據操作
                System.out.println("線程"+Thread.currentThread().getName()+"寫入數據完畢，等待其他線程寫入完畢");
                cyclicBarrier.await();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }catch(BrokenBarrierException e){
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("所有線程寫入完畢，繼續處理其他任務...");
        }
    }
}

 

測試結果：

 

線程Thread-0正在寫入數據...
線程Thread-1正在寫入數據...
線程Thread-2正在寫入數據...
線程Thread-3正在寫入數據...
線程Thread-0寫入數據完畢，等待其他線程寫入完畢
線程Thread-1寫入數據完畢，等待其他線程寫入完畢
線程Thread-2寫入數據完畢，等待其他線程寫入完畢
線程Thread-3寫入數據完畢，等待其他線程寫入完畢
當前線程Thread-3
所有線程寫入完畢，繼續處理其他任務...
所有線程寫入完畢，繼續處理其他任務...
所有線程寫入完畢，繼續處理其他任務...
所有線程寫入完畢，繼續處理其他任務...

 

 

當柵欄處的wait方法使用帶有設定時間參數的時候，當等待Barrier過程中 超過時間後  就拋出異常並繼續執行後面的任務。

案例代碼：

 

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        int N = 4;
        CyclicBarrier barrier  = new CyclicBarrier(N);
 
        for(int i=0;i<N;i++) {
            if(i<N-1)
                new Writer(barrier).start();
            else {                                //最後一個線程等待5000毫秒後再執行，使得其他線程會發生超時 拋出異常
                try {
                    Thread.sleep(5000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                new Writer(barrier).start();
            }
        }
    }
    static class Writer extends Thread{
        private CyclicBarrier cyclicBarrier;
        public Writer(CyclicBarrier cyclicBarrier) {
            this.cyclicBarrier = cyclicBarrier;
        }
 
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("線程"+Thread.currentThread().getName()+"正在寫入數據...");
            try {
                Thread.sleep(5000);      //以睡眠來模擬寫入數據操作
                System.out.println("線程"+Thread.currentThread().getName()+"寫入數據完畢，等待其他線程寫入完畢");
                try {
                    cyclicBarrier.await(2000, TimeUnit.MILLISECONDS);
                } catch (TimeoutException e) {
                    // TODO Auto-generated catch block
                    e.printStackTrace();
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }catch(BrokenBarrierException e){
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"所有線程寫入完畢，繼續處理其他任務...");
        }
    }
}

 

 

線程Thread-0正在寫入數據...
線程Thread-2正在寫入數據...
線程Thread-1正在寫入數據...
線程Thread-2寫入數據完畢，等待其他線程寫入完畢
線程Thread-0寫入數據完畢，等待其他線程寫入完畢
線程Thread-1寫入數據完畢，等待其他線程寫入完畢
線程Thread-3正在寫入數據...
java.util.concurrent.TimeoutException
Thread-1所有線程寫入完畢，繼續處理其他任務...
Thread-0所有線程寫入完畢，繼續處理其他任務...
    at java.util.concurrent.CyclicBarrier.dowait(Unknown Source)
    at java.util.concurrent.CyclicBarrier.await(Unknown Source)
    at com.cxh.test1.Test$Writer.run(Test.java:58)
java.util.concurrent.BrokenBarrierException
    at java.util.concurrent.CyclicBarrier.dowait(Unknown Source)
    at java.util.concurrent.CyclicBarrier.await(Unknown Source)
    at com.cxh.test1.Test$Writer.run(Test.java:58)
java.util.concurrent.BrokenBarrierException
    at java.util.concurrent.CyclicBarrier.dowait(Unknown Source)
    at java.util.concurrent.CyclicBarrier.await(Unknown Source)
    at com.cxh.test1.Test$Writer.run(Test.java:58)
Thread-2所有線程寫入完畢，繼續處理其他任務...
java.util.concurrent.BrokenBarrierException
線程Thread-3寫入數據完畢，等待其他線程寫入完畢
    at java.util.concurrent.CyclicBarrier.dowait(Unknown Source)
    at java.util.concurrent.CyclicBarrier.await(Unknown Source)
    at com.cxh.test1.Test$Writer.run(Test.java:58)
Thread-3所有線程寫入完畢，繼續處理其他任務...

 

 

另外CyclicBarrier是可以重用的，看下面這個例子：

 

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        int N = 4;
        CyclicBarrier barrier  = new CyclicBarrier(N);
 
        for(int i=0;i<N;i++) {
            new Writer(barrier).start();
        }
 
        try {
            Thread.sleep(25000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
 
        System.out.println("CyclicBarrier重用");
 
        for(int i=0;i<N;i++) {
            new Writer(barrier).start();
        }
    }
    static class Writer extends Thread{
        private CyclicBarrier cyclicBarrier;
        public Writer(CyclicBarrier cyclicBarrier) {
            this.cyclicBarrier = cyclicBarrier;
        }
 
        @Override
        public void run() {
            System.out.println("線程"+Thread.currentThread().getName()+"正在寫入數據...");
            try {
                Thread.sleep(5000);      //以睡眠來模擬寫入數據操作
                System.out.println("線程"+Thread.currentThread().getName()+"寫入數據完畢，等待其他線程寫入完畢");
 
                cyclicBarrier.await();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }catch(BrokenBarrierException e){
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"所有線程寫入完畢，繼續處理其他任務...");
        }
    }
}

 

測試結果：

 

線程Thread-0正在寫入數據...
線程Thread-1正在寫入數據...
線程Thread-3正在寫入數據...
線程Thread-2正在寫入數據...
線程Thread-1寫入數據完畢，等待其他線程寫入完畢
線程Thread-3寫入數據完畢，等待其他線程寫入完畢
線程Thread-2寫入數據完畢，等待其他線程寫入完畢
線程Thread-0寫入數據完畢，等待其他線程寫入完畢
Thread-0所有線程寫入完畢，繼續處理其他任務...
Thread-3所有線程寫入完畢，繼續處理其他任務...
Thread-1所有線程寫入完畢，繼續處理其他任務...
Thread-2所有線程寫入完畢，繼續處理其他任務...
CyclicBarrier重用
線程Thread-4正在寫入數據...
線程Thread-5正在寫入數據...
線程Thread-6正在寫入數據...
線程Thread-7正在寫入數據...
線程Thread-7寫入數據完畢，等待其他線程寫入完畢
線程Thread-5寫入數據完畢，等待其他線程寫入完畢
線程Thread-6寫入數據完畢，等待其他線程寫入完畢
線程Thread-4寫入數據完畢，等待其他線程寫入完畢
Thread-4所有線程寫入完畢，繼續處理其他任務...
Thread-5所有線程寫入完畢，繼續處理其他任務...
Thread-6所有線程寫入完畢，繼續處理其他任務...
Thread-7所有線程寫入完畢，繼續處理其他任務...

 

Semaphore用法

　　Semaphore翻譯成字面意思爲 信號量，Semaphore可以控同時訪問的線程個數，通過 acquire() 獲取一個許可，如果沒有就等待，而 release() 釋放一個許可。

　　Semaphore類位於java.util.concurrent包下，它提供了2個構造器：

 

public Semaphore(int permits) {          //參數permits表示許可數目，即同時可以允許多少線程進行訪問
    sync = new NonfairSync(permits);
}
public Semaphore(int permits, boolean fair) {    //這個多了一個參數fair表示是否是公平的，即等待時間越久的越先獲取許可
    sync = (fair)? new FairSync(permits) : new NonfairSync(permits);
}

 

下面說一下Semaphore類中比較重要的幾個方法，首先是acquire()、release()方法：

public void acquire() throws InterruptedException {  }     //獲取一個許可
public void acquire(int permits) throws InterruptedException { }    //獲取permits個許可
public void release() { }          //釋放一個許可
public void release(int permits) { }    //釋放permits個許可

acquire()用來獲取一個許可，若無許可能夠獲得，則會一直等待，直到獲得許可。

release()用來釋放許可。注意，在釋放許可之前，必須先獲獲得許可。

這4個方法都會被阻塞，如果想立即得到執行結果，可以使用下面幾個方法

public boolean tryAcquire() { };    //嘗試獲取一個許可，若獲取成功，則立即返回true，若獲取失敗，則立即返回false
public boolean tryAcquire(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException { };  //嘗試獲取一個許可，若在指定的時間內獲取成功，則立即返回true，否則則立即返回false
public boolean tryAcquire(int permits) { }; //嘗試獲取permits個許可，若獲取成功，則立即返回true，若獲取失敗，則立即返回false
public boolean tryAcquire(int permits, long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException { }; //嘗試獲取permits個許可，若在指定的時間內獲取成功，則立即返回true，否則則立即返回false

下面通過一個例子來看一下Semaphore的具體使用：

假若一個工廠有5臺機器，但是有8個工人，一臺機器同時只能被一個工人使用，只有使用完了，其他工人才能繼續使用。那麼我們就可以通過Semaphore來實現：【acquire 是阻塞式等待獲得執行許可】

 

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        int N = 8;            //工人數
        Semaphore semaphore = new Semaphore(5); //機器數目
        for(int i=0;i<N;i++)
            new Worker(i,semaphore).start();
    }
 
    static class Worker extends Thread{
        private int num;
        private Semaphore semaphore;
        public Worker(int num,Semaphore semaphore){
            this.num = num;
            this.semaphore = semaphore;
        }
 
        @Override
        public void run() {
            try {
                semaphore.acquire(); //如果新線程進入後不能夠獲得許可  則會阻塞 直到獲得許可然後再往下執行
　　　　　　　　　 //獲得到使用資源的能力 併發執行的線程數 取決於 semaphore 的個數配置  此配置數也就是 可用資源的數目

                System.out.println("工人"+this.num+"佔用一個機器在生產...");
                Thread.sleep(2000);
                System.out.println("工人"+this.num+"釋放出機器");
                semaphore.release();    //釋放許可       
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

 

測試結果：

 

工人0佔用一個機器在生產...
工人1佔用一個機器在生產...
工人2佔用一個機器在生產...
工人4佔用一個機器在生產...
工人5佔用一個機器在生產...
工人0釋放出機器
工人2釋放出機器
工人3佔用一個機器在生產...
工人7佔用一個機器在生產...
工人4釋放出機器
工人5釋放出機器
工人1釋放出機器
工人6佔用一個機器在生產...
工人3釋放出機器
工人7釋放出機器
工人6釋放出機器

 

 

exchanger 用法

　　Exchanger是在兩個任務之間交換對象的柵欄，當這些任務進入柵欄時，它們各自擁有一個對象。當他們離開時，它們都擁有之前由對象持有的對象。

　　它典型的應用場景是：一個任務在創建對象，這些對象的生產代價很高昂，而另一個任務在消費這些對象。通過這種方式，可以有更多的對象在被創建的同時被消費。

 

public class ExchangerTest {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
        final Exchanger exchanger = new Exchanger();
        executor.execute(new Runnable() {
            String data1 = "Ling";

            @Override
            public void run() {
                doExchangeWork(data1, exchanger);
            }
        });

        executor.execute(new Runnable() {
            String data2 = "huhx";

            @Override
            public void run() {
                doExchangeWork(data2, exchanger);
            }
        });
        executor.shutdown(); //把線程池停掉 釋放資源
    }

    private static void doExchangeWork(String data1, Exchanger exchanger) {
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在把數據 " + data1 + " 交換出去");
            Thread.sleep((long) (Math.random() * 1000));

            String data2 = (String) exchanger.exchange(data1);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "交換數據 到  " + data2);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

 

 

 

 

Tools 總結：

下面對上面說的三個輔助類進行一個總結：

1）CountDownLatch和CyclicBarrier都能夠實現線程之間的等待，只不過它們側重點不同：

CountDownLatch一般用於某個線程A等待若干個其他線程執行完任務之後，它才執行；

而CyclicBarrier一般用於一組線程互相等待至某個狀態，然後這一組線程再同時執行；

另外，CountDownLatch是不能夠重用的，而CyclicBarrier是可以重用的。

2）Semaphore其實和鎖有點類似，它一般用於控制對某組資源的訪問權限。

 

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