JUC 基本操作

 

一、JUC-TimeUnit枚举

TimeUnit是  java.util.concurrent 中的一个枚举类(时间单元类)。一般让进行控制线程睡眠时使用。

TimeUnit提供了可读性更好的线程暂停操作,通常用来替换Thread.sleep(),相比 Thread.sleep()方法的一个好处就是 TimeUnit可以设置时间单位。

这个类支持有:日(DAYS)、时(HOURS)、分(MINUTS)、秒(SECONDS)、毫秒(MILLISECONDS)、微秒(MICROSECONDS)、纳秒(NANOSECONDS)。

    JUC 基本操作_第1张图片

1、实例:进行休眠控制,休眠2秒

    使用Thread.sleep() 方法处理

    public static void main(String[] args) {
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("[sleep start]"+System.currentTimeMillis());
                try {
                    Thread.sleep(2*1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("[sleep end]"+System.currentTimeMillis());
            }
        }).start();
    }

    直接使用TimeUnit类来处理

    public static void main(String[] args) {
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("[sleep start]"+System.currentTimeMillis());
                try {
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("[sleep end]"+System.currentTimeMillis());
            }
        }).start();
    }

2、时间单位的转换

在 TimeUnit类中最为重要的特点是可以方便的进行各种时间单位的转换,它提供了一个convert()方法

实例:1小时转换为秒数

    public static void main(String[] args) {
        long sec = TimeUnit.SECONDS.convert(1, TimeUnit.HOURS);
        System.out.println("1小时转换为秒数:" + sec);

        long minutes = TimeUnit.MINUTES.convert(sec, TimeUnit.SECONDS);
        System.out.println(sec + "秒有转换为分钟:" + minutes);
    }

二、JUC-Atomic Variables(原子变量)

 简单使用:volatile关键字与内存可见性

 

三、JUC-Concurrent Collections(并发容器)

JUC里的同步容器类

1、java 基础数据集合容器中

线程安全与非线程安全的对象如下

Collection  |--List |--ArrayList
            |       |--LinkList
            |       |--Vector -->线程安全
            |
            |
            | --Set |--TreeSet
                    |--HashSet
Map |--TreeMap
    |--HashMap
    |--HashTable -->线程安全

StringBuffer  -->线程安全
StringBulider -->非线程安全

解决这些非线程安全的集合的线程安全

通过使用的 Collections.synchronizedXXX()方法来转换。HashMap的话可以直接使用HashTable转换

    JUC 基本操作_第2张图片

(1)List用线程安全对象处理,map同理

public class CollectionDemo {

    private static Vector list = new Vector();
//    private static List list = new ArrayList();
//    private static List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());

    public static void main(String[] args){
        //让50个线程去执行
        for (int i = 0; i < 50; i++) {
            new MyThread().start();
        }
    }

    private static class MyThread extends Thread{
        @Override
        public void run() {            
            for (int i = 0; i < 100; i++) {
                list.add(i);
            }
            System.out.println("集合大小:--->"+list.size());//预期的集合大小应该是50x100=5000
        }
    }

}

(2)读写处理

public class CollectionDemo {

    private static List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());

    public static void main(String[] args){
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new MyThread().start();
        }
    }

    private static class MyThread extends Thread{
        @Override
        public void run() {
            Iterator iterator = list.iterator();
            while (iterator.hasNext()){
                System.out.println(iterator.next());
            }
            list.add("add" + Thread.currentThread().getName());
        }
    }

} 
  

    JUC 基本操作_第3张图片

注意:上面的解决方法,一是程序效率低;二是在复合操作的时候会报并发修改异常(ConcurrentModificationException)。
 

2、JUC 解决非线程安全的集合类

JUC里面提供了一系列同步容器类用来解决非线程安全的集合类,我们只需要在多线程并发编程中,用这些同步容器类类替换掉原来的HashMap,ArrayList,HashSet集合,就可以了保证即是线程安全的,比使用 Collections.synchronizedXXX()的效率高。

HashMap -- ConcurrentHashMap

TreeMap -- ConcurrentSkipListMap

ArrayList -- CopyOnWriteArrayList

ArraySet -- CopyOnWriteArraySet等等

CopyOnWriteArrayList和CopyOnWriteArraySet 每次存入要新建一个存储结构,写操作效率低比Vector都低,浪费空间,用于写得少,读得多。

public class CollectionDemo {

    private static CopyOnWriteArrayList list = new CopyOnWriteArrayList<>();

    public static void main(String[] args){
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            new MyThread().start();
        }
    }

    private static class MyThread extends Thread{
        @Override
        public void run() {
            Iterator iterator = list.iterator();
            while (iterator.hasNext()){
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "==" + iterator.next());
            }
            list.add("add" + Thread.currentThread().getName());
        }
    }

} 
  

    JUC 基本操作_第4张图片

四、JUC-Synchronizers(同步器)

简单了解三个类用于同步一批线程的行为,分别是CountDownLatch、Semaphore和CyclicBarrier。

1、CountDownLatch类

CountDownLatch是一个计数器闭锁,它允许一个或多个线程等待直到在其他线程中一组操作执行完成。CountDownLatch用一个给定的计数器来初始化,该计数器的操作是原子操作。

例如:为了让主线程等待工作线程执行完成,主线程调用await操作让主线程阻塞,当工作线程完成初始化过程之后,每当一个线程完成了自己的任务后,计数器的值就会减1。当计数器值到达0时,它表示所有的线程已经完成了任务,然后在闭锁上等待的线程就可以恢复执行任务。

public class CountDownLatchDemo {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建 CountDownLatch, 3个线程任务
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(3);
        LatchDemo latchDemo = new LatchDemo(countDownLatch);
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            new Thread(latchDemo).start();
        }

        try {
            // 主线程执行await方法,进行等待,知道计数器的值为0时继续向下执行
            countDownLatch.await();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("主线程运行完成");

    }

    public static class LatchDemo implements Runnable{
        private CountDownLatch countDownLatch = null;

        public LatchDemo(CountDownLatch countDownLatch) {
            this.countDownLatch = countDownLatch;
        }

        @Override
        public void run() {
            try {
                for (int i = 0; i <5; i++) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "==" + i);
                }
            } finally {
                // 计数器减1
                countDownLatch.countDown();
            }
        }
    }
}

2、Semaphore类

Semaphore是一个控制访问多个共享资源的计数信号量,用于管理一组资源。它相当于控制使用公共资源的活动线程的数量。在信号量上的两种操作:

  • acquire(获取) 当一个线程调用acquire操作时,它可以成功获取信号量(信号量减1),如果没有就等待。
  • release(释放)释放信号量(信号量加1),然后唤醒等待的线程。acquire 之后抛异常,信号量不会自动归还,所以尽量放到 finally 块中, 防止信号量流失。

例如:一个停车场有5个车位,假设有10台车进来停车,一个车位同时只能被一台车使用,只有车使用完开走了,其他车才能继续使用。

public static void main(String[] args) {
        // 5个车位
        Semaphore semaphore = new Semaphore(5);

        for (int i = 1; i <= 10; i++) {
            new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        semaphore.acquire();
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "抢到车位了");
                        TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "离开了");
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    } finally {
                        semaphore.release();
                    }
                }
            }).start();
        }
    }

3、CyclicBarrier类

CyclicBarrier 的字面意思是回环栅栏/可循环使用(Cyclic)的屏障(Barrier),通过它可以实现让一组线程等待至某个状态之后再全部同时执行。

它允许一组线程到达某个公共屏障点 (common barrier point)时被阻塞,直到最后一个线程到达屏障(同步点)时,屏障才会开门,所有被屏障拦截的线程都到齐了才会继续干活。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。

    JUC 基本操作_第5张图片

实例:周末5人组织大巴去旅游,总共有两个景点,每个景点约定好游玩时间,一个景点结束后需要集中一起出发到下一个景点。

public class CyclicBarrierDemo {

    public static void main(String[] args) {
        CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(5, new Runnable(){
            // 当所有线程到达barrier时执行
            @Override
            public void run() {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "最后一个到达,人齐了!");
            }
        });

        BarrierDemo barrierDemo = new BarrierDemo(cyclicBarrier);
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            new Thread(barrierDemo).start();
        }


    }

    public static class BarrierDemo implements Runnable {
        private CyclicBarrier cyclicBarrier = null;

        public BarrierDemo(CyclicBarrier cyclicBarrier) {
            this.cyclicBarrier = cyclicBarrier;
        }

        @Override
        public void run() {
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "到达景点1");
                cyclicBarrier.await();// 线程在这里等待,直到所有线程都到达barrier。
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "到达景点2" );
                cyclicBarrier.await();// 线程在这里等待,直到所有线程都到达barrier。
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
            }
        }
    }
}

    JUC 基本操作_第6张图片

 

五、JUC- Exchanger(线程之间数据交换)

Exchanger用于进行线程间的数据交换,它提供一个同步点,在这个同步点,两个线程可以交换彼此的数据

  • 两个线程通过Exchanger.exchange(obj)方法交换数据,如果一个线程先执行exchange方法,它会一直等待第二个线程也执行exchange方法
  • 当两个线程都达到同步点时,这两个线程就可以交换数据,将本线程生产出来的数据传递给对方(只能在两个线程之间交换数据)
public class ExchangerDemo {
    public static void main(String[] args) {
        Exchanger exchanger = new Exchanger<>();

        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    String a = "A数据";
                    String exchangeData = exchanger.exchange(a); //交换我自己的数据,并且获取别人的数据
                    System.out.println("线程a:" + exchangeData);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }).start();

        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    String b = "b数据";
                    String exchangeData = exchanger.exchange(b); //交换我自己的数据,并且获取别人的数据
                    System.out.println("线程b:" + exchangeData);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }).start();
    }
}

    

 

参考文章: JUC回顾之-AQS同步器的实现原理:

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