概述
什么是控制并发流程
控制并发流程的工具类，作用就是帮助我们程序员更容易的让线程之间合作
让线程之间相互配合，来满足业务逻辑，比如让线程A等待线程B执行完毕后再执行等合作策略
有那些控制并发流程的工具类
CountDownLatch倒计时门闩
1.CountDownLatch类的作用
① 倒数门闩
② 例子：购物拼团，大巴（游乐园坐过山车排队），人满发车
③ 流程：倒数结束之前，一直处于等待状态，直到倒计时结束了，此线程才继续工作
2.CountDownLatch类的主要方法介绍
① countDownLatch（int cout）:仅有一个构造函数，参数count为需要倒数的数值
② await():调用await()方法的线程会被挂起，它会等待直到count值为o才继续执行
③ countDown:将count值减1，直到为0时，等待的线程会被唤起
2.两个典型用法
① 用法一：一个线程等待多个线程都执行完毕，再继续自己的工作
工厂中质检，5个工人检查，所有人都认为通过才通过
/**
* 工厂中质检，5个工人检查，所有人都认为通过才通过
*/
public class CountDownLatchDemo1 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
CountDownLatch latch = new CountDownLatch(5);
ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(5);
for (int i = 0; i < 5; i++) {
final int no = i + 1;
Runnable runnable = new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep((long) (Math.random() * 10000));
System.out.println("NO." + no + "完成了检查");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
latch.countDown();
}
}
};
service.submit(runnable);
}
System.out.println("等待5个人检查完......");
latch.await();
System.out.println("所有人都完成了工作，进行下一个环节");
}
}
模拟100米跑步，5名选手都准备好了，只等裁判员一声令下，所有人同时开始跑步,当所有人到终点后，跑步结束
/**
* 模拟100米跑步，5名选手都准备好了，只等裁判员一声令下，所有人同时开始跑步,当所有人到终点后，跑步结束
*/
public class CountDownLatchDemo2 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
CountDownLatch begin = new CountDownLatch(1);
CountDownLatch end = new CountDownLatch(5);
ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(5);
for (int i = 0; i < 5; i++) {
final int no = i + 1;
Runnable runnable = new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("No." + no + "准备完毕，等待发令枪");
try {
begin.await();
System.out.println("No." + no + "开始跑步了");
Thread.sleep((long) (Math.random()*10000));
System.out.println("No." + no + "跑到终点了");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}finally {
end.countDown();
}
}
};
service.submit(runnable);
}
Thread.sleep(5000);
System.out.println("发令枪响，比赛开始!");
begin.countDown();
end.await();
System.out.println("所有人到达终点，比赛结束");
}
}
② 扩展用法：多个线程等多个线程完成执行后，再同时执行
③ CountDownLatch是不能够重用的，如果需要重新计数，可以考虑CyclicBarrier或者创建新的CountDownLatch实例
3.CountDownLatch类的总结
① 两个典型用法：一等多和多等一
② CountDownLatch类在创建实例的时候，需要传递倒数次数，倒数次数到0的时候，之前等待的线程会继续进行
③ countDownLatch不能回滚重置
Semaphore信号量
1.Semaphore信号量作用
Semaphore可以用来限制或管理数量有限的资源的使用情况
2.Semaphore信号量使用流程
污染不能太多，污染许可证只能发三张
信号量的作用是维护一个"许可证"的计数，线程可以"获取"许可证，那信号量剩余的许可证就加一，当信号量所拥有的许可证数量为0，那么下一个还想要获取许可证的线程，就需要等待，直到有另外的线程释放了许可证
① 正常情况下的获取许可证
- 第一个线程来了
- 第二个线程来了
- 第二个线程获得许可证
- 线程3
- 线程4被挡住了
- 直到线程1归还许可证
- 更多线程进来
- 总结
① 初始化Semaphore并且指定许可证的数量
② 在需要被执行的任务前加acquire()或者acquireUninterruptibly()方法
③ 在任务执行结束后，调用release()来释放许可证
3.Semaphore信号量主要方法
public class SemaphoreDemo {
static Semaphore semaphore = new Semaphore(3, true);
public static void main(String[] args) {
ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(50);
for (int i = 0; i < 100; i++) {
service.submit(new Task());
}
service.shutdown();
}
static class Task implements Runnable {
@Override
public void run() {
try {
semaphore.acquire(3);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "拿到了许可证");
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "释放了许可证");
semaphore.release(3);
}
}
}
① new Semaphore(int permits,boolean fair):这里可以设置是否要使用公平策略，如果传入true,那么Semaphore会把之前等待的线程方到FIFO队列里，以便于当有了新的许可证，可以分发给之前等了最长时间的线程
② acquire()：从该信号量获取许可证，阻止直到可用，或线程为 interrupted，即响应中断
③ acquireUninterruptibly()：从这个信号灯获取许可证，阻止一个可用的，即不响应中断。
④ tryAcquire()：看看现在有没有空闲的许可证，如果有的话就获取，如果没有的话也没关系，我不必陷入阻塞，我可以去做别的事情，过一会儿再来查看许可证的空闲情况
⑤ tryAcquire(timeout):和tryAcquire()一样，但是多了一个超时时间，比如"3秒内获取不到别的线程，我就去做别的线程"
3.Semaphore信号量特殊用法
① 一次性获取或释放多个许可证
比如TaskA会调用很消耗资源的method1(),而TaskB调用的是不太消耗资源的method2(),假设我们一共有5个许可证，那么我们可以要求TaskA获取5个许可证才能执行，而TaskB只需要获取到一个许可证就能执行，这样就避免了A和B同时运行的情况，我们可以根据自己的需求合理分配资源
② 注意点：获取和释放的许可证数量必须一致，否则比如每次都获取2个但是只释放1个甚至不释放，随着时间的推移，道最后许可证数量不够用，会导致程序卡死
③ 注意在初始化Semaohore的时候设置公平性，一般设置为true会更合理
④ 并不是必须由许可证的线程释放那个许可证，事实上，获取和释放许可证对线程并无要求，也许是A获取了，然后由B释放了，只要逻辑合理即可
⑤ 信号量的作用，除了控制临界区最多同时有N个线程访问外，另一个作用是可以实现"条件等待"，例如线程1需要在线程2完成准备工作后才能开始工作，那么就线程1 acquire(),而线程2完成任务后release(),这样的话，相当于轻量级的CountDownLatch
Condition接口（又称为条件对象）
1.Condition作用
当线程1需要等待某个条件时，它就去condition.await()方法，一旦执行了await()方法，线程就会进入阻塞状态
然后通知会有另外一个线程，假设是线程2，去执行对应的条件，直到这个条件达成的时候，线程2就会去执行condition.signal()方法，这时JVM就会从阻塞队列中找，找到那些等待condition的线程，当线程1就会收到可执行信号的时候，它的线程状态就会变成Runnable可执行状态
2.signalAll()和signal()区别
① signalAll()会唤醒所有的正在等待的线程
② 但是signal()是公平的，只会唤起那个等待时间最长的线程
3.用Condition实现生产者消费者模式
public class ConditionDemo2 {
private int queueSize = 10;
private PriorityQueue<Integer> queue = new PriorityQueue<>(queueSize);
private Lock lock = new ReentrantLock();
private Condition notFull = lock.newCondition();
private Condition notEmpty = lock.newCondition();
public static void main(String[] args) {
ConditionDemo2 conditionDemo2 = new ConditionDemo2();
ConSummer conSummer = conditionDemo2.new ConSummer();
Producer producer = conditionDemo2.new Producer();
conSummer.start();
producer.start();
}
class ConSummer extends Thread {
@Override
public void run() {
consume();
}
private void consume() {
while (true) {
lock.lock();
try {
while (queue.size() == 0) {
System.out.println("队列为空");
try {
notEmpty.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
queue.poll();
notFull.signalAll();
System.out.println("从队列里取走了一个数据，队列剩余" + queue.size() + "个元素");
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
}
class Producer extends Thread {
@Override
public void run() {
producer();
}
private void producer() {
while (true) {
lock.lock();
try {
while (queue.size() == queueSize) {
System.out.println("队列满，等待有空余");
try {
notFull.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
queue.offer(1);
notEmpty.signalAll();
System.out.println("从队列里插入了一个元素，队列剩余空间" + (queueSize - queue.size()));
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
}
}
4.Condition注意点
① 实际上，如果说Lock用来代替synchronized,那么condition就是用来代替相对应的Object.wait/notify的，所以在用法和性质上，几乎都一样
② awaiot方法会自动释放持有的Lock锁，和Object.wait一样，不需要手动先释放锁
③ 调用await的时候,必须持有锁，否则会抛出异常，和Object.wait一样
CyclicBarrier循环栅栏
1.CyclicBarrier介绍
① CyclicBarrier循环栅栏和CountDownLatch很类似，都能阻塞一组线程
② 当有大量线程相互配合，分别计算不同的任务，并且需要最后统一汇总的时候，我们可以使用CyclicBarrier。CyclicBarrier可以构造一个集结点，当某一个线程执行完毕，它就会到集结点等待，直到所有线程都到了集结点，那么该栅栏就被撤销，所有线程再统一出发，继续执行剩下的任务。
③ 生活中例子：“咱们5个人明天中午在学校碰面，都到齐后，一起讨论下学期的计划”
public class CyclicBarrierDemo {
public static void main(String[] args) {
CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(5, new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("这一批人都到场了，大家统一出发");
}
});
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new Thread(new Task(i, cyclicBarrier)).start();
}
}
static class Task implements Runnable {
private int id;
private CyclicBarrier cyclicBarrier;
public Task(int id, CyclicBarrier cyclicBarrier) {
this.id = id;
this.cyclicBarrier = cyclicBarrier;
}
@Override
public void run() {
System.out.println("线程" + id + "现在前往集合地点");
try {
Thread.sleep((long) (Math.random() * 10000));
System.out.println("线程" + id + "到了集合地点" + "开始等待其他人到达");
cyclicBarrier.await();
System.out.println("线程" + id + "出发了");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (BrokenBarrierException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
2.CyclicBarrier和CountDownLatch的区别
① 作用不同：CyclicBarrier要等固定数量的线程都到达了栅栏位置才能继续执行，而CountDownLatch只需等待数字到0，也就是说，CountDownLatch用于事件，但是CyclicBarrier是用于线程的
② 可重用性不同：CountDownLatch在倒数到0并触发门闩打开后，就不能再次使用了，除非新建新的实例，而CyclicBarrier可以重复使用
最后
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