7、并发编程基础-Concurrent.util常用类

目录

1.CyclicBarrier的使用
2.CountDownLacth的使用
3.Callable和Future的使用
4.Semaphore（计算信号量）的使用

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1、CyclicBarrier的使用

场景还原：每个线程线程代表一个跑步运动员，当运动员都准备好后，才一起除非，只要有一个人没有准备好，大家都等待。这个种情况如何使代码实现呢？

这种情况就需要用到CyclicBarrier了，它可以把程序阻塞在一个地方进行等待，指定需要执行的任务达到CyclicBarrier设置的值，此时CyclicBarrier后面的代码才会被执行。

示列如下：

import java.io.IOException;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class UseCyclicBarrier {

    private final static int PARTIES = 3;

    static class Runner implements Runnable {
        private CyclicBarrier barrier;
        private String name;

        public Runner(CyclicBarrier barrier, String name) {
            this.barrier = barrier;
            this.name = name;
        }

        @Override
        public void run() {
            try {
                Thread.sleep(1000 * (new Random()).nextInt(5));
                System.out.println(name + " 准备OK.");

                //此段代码会直接等待，直到达到PARTIES设定的值, barrier.await()后面的代码才会被执行。
                barrier.await();
            } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(name + " Go!!");
        }
    }

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

        //定义CyclicBarrier
        CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(PARTIES);

        //定义三个线程
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(3);

        //定义三个运动员
        executor.submit(new Thread(new Runner(barrier, "吕布")));
        executor.submit(new Thread(new Runner(barrier, "赵云")));
        executor.submit(new Thread(new Runner(barrier, "马超")));

        executor.shutdown();
    }

}  

2、CountDownLacth的使用

CountDownLacth经常用于监听某些初始化的操作，等初始化执行完毕后，通知主线程继续工作。

场景还原：一年级期末考试要开始了，监考老师发下去试卷，然后坐在讲台旁边玩着手机等待着学生答题，有的学生提前交了试卷，并约起打球了，等到最后一个学生交卷了，老师开始整理试卷，贴封条，下班，陪老婆孩子去了。

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

public class UseCountDownLatch {

    public static void main(String[] args) {
        //定义CountDownLatch，需要被到计时2次
        final CountDownLatch countDown = new CountDownLatch(2);

        //定义一个老师T1
        Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    System.out.println("T1—监考老师发下去试卷" + "等待学生交卷...");
                    countDown.await();
                    System.out.println("T1—监考老师在继续搞事情，坐在讲台旁边玩着手机等待着学生答题...");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        },"t1");

        //定义第一学生T2
        Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    System.out.println("T2—有一个学生开始提前交了试卷...");
                    Thread.sleep(3000);
                    System.out.println("T2-第一个学生交完卷了，T1-老师线程继续等待其他学生交卷...");
                    countDown.countDown();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });

        //定义最后一个学生T3
        Thread t3 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    System.out.println("T3—最后一个学生开始交试卷...");
                    Thread.sleep(4000);
                    System.out.println("T3-最后一个学生交完卷了，T1-老师线程继续等待其他学生交卷...");
                    countDown.countDown();
                    System.out.println("T1老师发现所有学生已经交卷，老师开始整理试卷，贴封条，下班，陪老婆孩子去了");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });

        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();

    }
}

注意区分 CyclicBarrier和CountDownLacth的确保。

CountDownLatch是一个同步的辅助类，允许一个或多个线程，等待其他一组线程完成操作，再继续执行。CountDownLatch，可以把他理解成倒计时锁。
CyclicBarrier是一个同步的辅助类，允许一组线程相互之间等待，达到一个共同点，再继续执行。 CyclicBarrier:可看成是个障碍，所有的线程必须到齐后才能一起通过这个障碍。

上面2个解释来自Zone的博文，我觉得他解释很到位，所以在此作了引用。

3、Callable和Future的使用

Future是一个设计模式，可以实现异步获取数据的。Future工作原理和自定义实现可参考我之前的一个示例。并发编程基础-多线程设计模式

Future模式是非常合适在处理耗时很长的业务逻辑时进行使用，可以有效的减少系统的响应时间，提高系统的吞吐量。

使用concurrent工具类提供的 Future使用示例：

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;
import java.util.concurrent.FutureTask;

public class UseFuture implements Callable{

    private String para;

    public UseFuture(String para){
        this.para = para;
    }

    /**
     * 这里是真实的业务逻辑，其执行可能很慢
     */
    @Override
    public String call() throws Exception {
        //模拟执行耗时
        Thread.sleep(5000);
        String result = this.para + "处理完成";
        return result;
    }

    //主控制函数
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        String queryStr = "query";
        //构造FutureTask，并且传入需要真正进行业务逻辑处理的类,该类一定是实现了Callable接口的类
        FutureTask future = new FutureTask(new UseFuture(queryStr));

        FutureTask future2 = new FutureTask(new UseFuture(queryStr));
        //创建一个固定线程的线程池且线程数为1,
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(2);
        //这里提交任务future,则开启线程执行RealData的call()方法执行
        //submit和execute的区别： 第一点是submit可以传入实现Callable接口的实例对象， 第二点是submit方法有返回值

        Future f1 = executor.submit(future);        //单独启动一个线程去执行的
        Future f2 = executor.submit(future2);
        System.out.println("请求完毕");

        try {
            //这里可以做额外的数据操作，也就是主程序执行其他业务逻辑
            System.out.println("处理实际的业务逻辑...");
            Thread.sleep(1000);
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        //调用获取数据方法,如果call()方法没有执行完成,则依然会进行等待
        System.out.println("数据：" + future.get());
        System.out.println("数据：" + future2.get());

        executor.shutdown();
    }

}

4、Semaphore（计算信号量）的使用

官网API解释：计数信号量。从概念上讲，一个信号量维护一组允许。每个 acquire()块如果必要的许可证前，是可用的，然后把它。每个 release()添加许可，潜在收购方释放阻塞。然而，不使用实际允许的对象； Semaphore只是计数的数量和相应的行为。
信号量通常是用来限制线程的数量比可以访问一些（物理或逻辑）资源。

Semaphore非常适合高并发访问，新系统在上线之前，要对系统的访问进行评估，当然这值肯定不是随便拍拍脑袋就能想出来的，是经过以往的经验、数据历年的访问量，已经推广力度进行一个合理的评估，当然评估标准不能太大也不能太小，太大的话投入的资源达不到实际效果，纯属浪费资源，太小的话，某时间点一个高峰值的访问量上来直接可以压垮系统。

相关概念：
PV（Page View） 网站的总访问量，页面浏览量或者点击量，用户没刷新一次就会被记录一次。

UV（Unique Visitor） 访问网站的一台电脑客户端为一个访客。一般来讲，时间上以00:00-24:00之内相同ip的客户只记录一次。

QPS （Query Per Second）即每秒查询数，qps很大程度上代表了业务系统上的繁忙程度，每次请求的背后，可能对应着多次磁盘I/O，多次网络请求，多个CPU时间片等。我们通过QPS可以非常直观的了解当前系统业务的情况，一旦当前QPS超过设定的预警值，可以考虑增加机器对集群扩容，以免压力过大造成宕机，可以根据前期的压力测试得以评估，再结合后期综合运维情况，估算出的阈值。

RT （Response Time）即请求的响应时间，这个指标非常关键，直接说明前端用户的体验，因此任何系统设计师都想降低RT时间。

当然还涉及cpu，内存，网络，磁盘等情况，细节问题很多。如select,updata,delete等数据层的操作。

import java.util.concurrent.ExecutorService;  
import java.util.concurrent.Executors;  
import java.util.concurrent.Semaphore;  

public class UseSemaphore {  

    public static void main(String[] args) {  
        // 线程池  
        ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();  
        // 只能5个线程同时访问  
        final Semaphore semp = new Semaphore(5);  
        // 模拟20个客户端访问  
        for (int index = 0; index < 20; index++) {  
            final int NO = index;  
            Runnable run = new Runnable() {  
                public void run() {  
                    try {  
                        // 获取许可  
                        semp.acquire();  
                        System.out.println("Accessing: " + NO);  
                        //模拟实际业务逻辑
                        Thread.sleep((long) (Math.random() * 10000));  
                        // 访问完后，释放  
                        semp.release();  
                    } catch (InterruptedException e) {  
                    }  
                }  
            };  
            exec.execute(run);  
        } 

        try {
            Thread.sleep(10);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

//        System.out.println(semp.getQueueLength());

        // 退出线程池  
        exec.shutdown();  
    }  

}