JUC之tools面经整理

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一、CountDownLatch

闭锁，一种非常简单、但很常用的同步辅助类。

问题一：CountDownLatch的作用是什么？

作用：是在完成一组正在其他线程中执行的操作之前,允许一个或多个线程一直阻塞。

问题二：CountDownLatch的原理是什么？

原理：基于 AQS 的共享模式的使用。CountDownLatch在多线程并发编程中充当一个计时器的功能，并且维护一个count的变量，并且其操作都是原子操作，该类主要通过countDown()和await()两个方法实现功能的，首先通过建立CountDownLatch对象，并且传入参数即为count初始值。如果一个线程调用了await()方法，那么这个线程便进入阻塞状态，并进入阻塞队列。如果一个线程调用了countDown()方法，则会使count-1；当count的值为0时，这时候阻塞队列中调用await()方法的线程便会逐个被唤醒，从而进入后续的操作。比如下面的例子就是有两个操作，一个是读操作一个是写操作，现在规定必须进行完写操作才能进行读操作。所以当最开始调用读操作时，需要用await()方法使其阻塞，当写操作结束时，则需要使count等于0。因此count的初始值可以定为写操作的记录数，这样便可以使得进行完写操作，然后进行读操作。

问题三：CountDownLatch的步骤

1、首先是创建实例 CountDownLatch countDown = new CountDownLatch(2)

2、需要同步的线程执行完之后，计数-1； countDown.countDown()

3、需要等待其他线程执行完毕之后，再运行的线程，调用 countDown.await()实现阻塞同步

举例：

例1未使用 CountDownLatch

这段代码就是10个线程同时去输出5000以内的偶数，然后在主线程那里计算执行时间。其实这是计算不了那10个线程的执行时间的，因为主线程与这10个线程也是同时执行的，可能那10个线程才执行到一半，主线程就已经输出“耗费时间为x秒”这句话了。所有要想计算这10个线程执行的时间，就得让主线程先等待，等10个分线程都执行完了才能执行主线程。这就要用到闭锁。看如何使用：

例1使用 CountDownLatch  

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二、CyclicBarrier

一种可重置的多路同步点，在某些并发编程场景很有用。

问题四：CyclicBarrier的作用

作用：跟CountDownLatch相反，CyclicBarrier设置一个屏障，当要求个数的线程到齐了才能执行，之前到的会一直阻塞在这。即允许一组线程互相等待，直到到达某个公共的屏障点(common barrier point)。

在涉及一组固定大小的线程的程序中，这些线程必须不时地互相等待，此时CyclicBarrier很有用，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

问题五：CyclicBarrier的原理

原理：ReentrantLock 和 Condition 的组合使用

举例：

例2 CyclicBarrier的使用

问题六：CountDownLatch与CyclicBarrier的区别

1、CyclicBarrier的计数器由自己控制；而CountDownLatch的计数器则由使用者来控制

2、在CyclicBarrier中线程调用await方法不仅会将自己阻塞还会将计数器减1，而在CountDownLatch中线程调用await方法只是将自己阻塞而不会减少计数器的值。

3、CountDownLatch只能拦截一轮，而CyclicBarrier可以实现循环拦截。一般来说用CyclicBarrier可以实现CountDownLatch的功能，而反之则不能。

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三、Semaphore

信号量是一类经典的同步工具。信号量通常用来限制线程可以同时访问的（物理或逻辑）资源数量。

在资源有多个的时候，可以用Semaphore来进行同步。

问题六：Semaphore 的原理

原理：AQS中的Shared相关，如tryAcquireShared()、tryReleaseShared()等方法。通过getState来判断是否可以获取资源

使用场景：比如说，又到了十一假期，买票是重点，必须圈起来。在购票大厅里，有5个售票窗口，也就是说同一时刻可以服务5个人。要实现这种业务需求，用synchronized显然不合适。

查看Java并发工具，发现有一个Semaphore类，天生就是处理这种情况的。

举例：

例3- Semaphore的使用

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四、Phaser

可重用的同步屏障，类似CyclicBarrier和CountDownLatch，但使用上更为灵活

使用场景：非常适用于在多线程环境下同步协调分阶段计算任务（Fork/join框架的子任务之间需同步时，优先使用Phaser）

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五、Executors

提供了一系列工厂方法用于创建线程池（四种），返回的线程池都实现了ExecutorService接口。

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六、Exchanger

允许两个线程在某个汇合点交换对象，在某些管道设计时比较有用。

Exchanger提供了一个同步点，在这个同步点，一对线程可以交换数据。每个线程通过Exchanger()方法的入口提供数据给他的伙伴线程，并接收他的伙伴线程提供的数据并返回。当两个线程通过Exchaner交换了对象，这个交换对于两个线程来说都是安全的。

Exchanger可以认为是SynchronousQueue的双向形式，在运用到遗传算法和管道设计的应用中比较有用