java之JUC系列-外部Tools-Executors|Semaphor|Exchanger|CyclicBarrier|CountDownLatch
前面写了两篇JDBC源码的文章，自己都觉得有点枯燥，先插一段JUC系列的文章来换换胃口，前面有文章大概介绍过J U C包含的东西，JUC体系包含的内容也是非常的多，不是一两句可以说清楚的，我这首先列出将会列举的JUC相关的内容，然后介绍本文的版本：Tools部分
J.U.C体系的主要大板块包含内容，如下图所示：
注意这个里面每个部分都包含很多的类和处理器，而且是相互包含，相互引用的，相互实现的。
说到J UC其实就是说java的多线程等和锁，前面说过一些状态转换，中断等，我们今天来用它的tools来实现一些有些小意思的东西，讲到其他内容的时候，再来想想这写tools是怎么实现的。
tools是本文说要讲到的重点，而tools主要包含哪些东西呢：
Tools也包含了5个部分的知识：Executors、Semaphor、Exchanger、CyclicBarrier、CountDownLatch，其实也就是五个工具类，这5个工具类有神马用途呢，就是我们接下来要将的内容了。
Executors：
其实它主要用来创建线程池，代理了线程池的创建，使得你的创建入口参数变得简单，通过方法名便知道了你要创建的线程池是什么样一个线程池，功能大概是什么样的，其实线程池内部都是统一的方法来实现，通过构造方法重载，使得实现不同的功能，但是往往这种方式很多时候不知道具体入口参数的改变有什么意思，除非读了源码才知道，此时builder模式的方式来完成，builder什么样的东西它告诉你就可以。
常见的方法有(都是静态方法)：
1、创建一个指定大小的线程池，如果超过大小，放入blocken队列中，默认是LinkedBlockingQueue，默认的ThreadFactory为：Executors.defaultThreadFactory()，是一个Executors的一个内部类。
Executors.newFixedThreadPool(int)
内部实现是：
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads) {
return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
}
Executors.newFixedThreadPool(int,ThreadFactory)
内部实现是：
public static ExecutorService newFixedThreadPool(int nThreads, ThreadFactory threadFactory) {
return new ThreadPoolExecutor(nThreads, nThreads,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>(),
threadFactory);
}
3、创建线程池长度为1的，也就是只有一个长度的线程池，多余的必须等待，它和调用 Executors.newFixedThreadPool(1)得到的结果一样：
Executors.newSingleThreadExecutor()
内部实现是：
public static ExecutorService newSingleThreadExecutor() {
return new FinalizableDelegatedExecutorService
(new ThreadPoolExecutor(1, 1,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue<Runnable>()));
}是不是蛮简单的，就是在变参数，你自己也可以new的。
4、和方法3类似，可以自定义ThreadFactory，这里就不多说了！
5、创建可以进行缓存的线程池，默认缓存60s，数据会放在一个SynchronousQueue上，而不会进入blocken队列中，也就是只要有线程进来就直接进入调度，这个不推荐使用，因为容易出问题，除非用来模拟一些并发的测试：
Executors.newCachedThreadPool();
内部实现为：
public static ExecutorService newCachedThreadPool() {
return new ThreadPoolExecutor(0, Integer.MAX_VALUE,
60L, TimeUnit.SECONDS,
new SynchronousQueue<Runnable>());
}6、和方法5类似，增加自定义ThreadFactory
7、添加一个Schedule的调度器的线程池，默认只有一个调度：
Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();
内部实现为(这里可以看到不是用ThreadPoolExector了，schedule换了一个类，内部实现通过ScheduledThreadPoolExecutor类里面的内部类ScheduledFutureTask来实现的，这个内部类是private，默认是引用不到的哦)：
public static ScheduledExecutorService newSingleThreadScheduledExecutor() {
return new DelegatedScheduledExecutorService
(new ScheduledThreadPoolExecutor(1));
}8、和7一样，增加自己定义的ThreadFactory
9、添加一个schedule的线程池调度器，和newFixedThreadPool有点类似：
Executors.newScheduledThreadPool();
内部代码为：
public static ScheduledExecutorService newScheduledThreadPool(int corePoolSize) {
return new ScheduledThreadPoolExecutor(corePoolSize);
}
其实内部Exectors里面还有一些其他的方法，我们就不多说明了，另外通过这里，大家先可以了解一个大概，知道Exectors其实是一个工具类，提供一系列的静态方法，来完成对对应线程池的形象化创建，所以不用觉得很神奇，神奇的是内部是如何实现的，本文我们不阐述文章中各种线程池的实现，只是大概上有个认识，等到我们专门将 Exector系列的时候，我们会详细描述这些细节。
OK，我们继续下一个话题：
Semaphor，这个鸟东西是敢毛吃的呢？
答：通过名字就看出来了，是信号量。
信号量可以干什么呢？
答：根据一些阀值做访问控制。
OK，我们这里模拟一个当多个线程并发一段代码的时候，如何控制其访问速度：
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.Semaphore;
public class SemaphoreTest {
private final static Semaphore MAX_SEMA_PHORE = new Semaphore(10);
public static void main(String []args) {
for(int i = 0 ; i < 100 ; i++) {
final int num = i;
final Random radom = new Random();
new Thread() {
public void run() {
boolean acquired = false;
try {
MAX_SEMA_PHORE.acquire();
acquired = true;
System.out.println("我是线程：" + num + " 我获得了使用权！" + DateTimeUtil.getDateTime());
long time = 1000 * Math.max(1, Math.abs(radom.nextInt() % 10));
Thread.sleep(time);
System.out.println("我是线程：" + num + " 我执行完了！" + DateTimeUtil.getDateTime());
}catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
}finally {
if(acquired) {
MAX_SEMA_PHORE.release();
}
}
}
}.start();
}
}
}
接下来：
Exchanger十个神马鬼东西呢？
答：线程之间交互数据，且在并发时候使用，两两交换，交换中不会因为线程多而混乱，发送出去没接收到会一直等，由交互器完成交互过程。
啥时候用，没想到案例？
答：的确很少用，而且案例很少，不过的确有这种案例，Exchanger
import java.util.concurrent.Exchanger;
public class ExchangerTest {
public static void main(String []args) {
final Exchanger <Integer>exchanger = new Exchanger<Integer>();
for(int i = 0 ; i < 10 ; i++) {
final Integer num = i;
new Thread() {
public void run() {
System.out.println("我是线程：Thread_" + this.getName() + "我的数据是：" + num);
try {
Integer exchangeNum = exchanger.exchange(num);
Thread.sleep(1000);
System.out.println("我是线程：Thread_" + this.getName() + "我原先的数据为：" + num + " , 交换后的数据为：" + exchangeNum);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}.start();
}
}
}
这里运行你可以看到，如果某个线程和另一个线程传送了数据，它接受到的数据必然是另一个线程传递给他的，中间步骤由Exchanger去控制，其实你可以说，我自己随机取选择，不过中间的算法逻辑就要复杂一些了。
接下来：
CyclicBarrier，关卡模式，搞啥玩意的呢？
答：当你在很多环节需要卡住，要多个线程同时在这里都达到后，再向下走，很有用途。
能否举个例子，有点抽象？
答：团队出去旅行，大家一起先达到酒店住宿，然后一起达到游乐的地方游玩，然后一起坐车回家，每次需要点名后确认相关人员均达到，然后LZ一声令下，触发，大伙就疯子般的出发了。
下面的例子也是以旅游的方式来呈现给大家：
import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
public class BarrierTest {
private static final int THREAD_COUNT = 10;
private final static CyclicBarrier CYCLIC_BARRIER = new CyclicBarrier(THREAD_COUNT ,
new Runnable() {
public void run() {
System.out.println("======>我是导游，本次点名结束，准备走下一个环节!");
}
}
);
public static void main(String []args)
throws InterruptedException, BrokenBarrierException {
for(int i = 0 ; i < 10 ; i++) {
new Thread(String.valueOf(i)) {
public void run() {
try {
System.out.println("我是线程：" + this.getName() + " 我们达到旅游地点！");
CYCLIC_BARRIER.await();
System.out.println("我是线程：" + this.getName() + " 我开始骑车！");
CYCLIC_BARRIER.await();
System.out.println("我是线程：" + this.getName() + " 我们开始爬山！");
CYCLIC_BARRIER.await();
System.out.println("我是线程：" + this.getName() + " 我们回宾馆休息！");
CYCLIC_BARRIER.await();
System.out.println("我是线程：" + this.getName() + " 我们开始乘车回家！");
CYCLIC_BARRIER.await();
System.out.println("我是线程：" + this.getName() + " 我们到家了！");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (BrokenBarrierException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}.start();
}
}
}
测试结果中可以发现，大家一起走到某个步骤后，导游说：“我是导游，本次点名结束，准备走下一个环节!”，然后才会进入下一个步骤，OK，这个有点意思吧，其实赛马也是这个道理，只是赛马通常只有一个步骤，所以我们还有一个方式是：
CountDownLatch的方式来完成赛马操作，CountDownLatch是用计数器来做的，所以它不可以被复用，如果要多次使用，就要从新new一个出来才可以。我们下面的代码中，用两组赛马，每组5个参与者来，做一个简单测试：
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
public class CountDownLatchTest {
private final static int GROUP_SIZE = 5;
public static void main(String []args) {
processOneGroup("分组1");
processOneGroup("分组2");
}
private static void processOneGroup(final String groupName) {
final CountDownLatch start_count_down = new CountDownLatch(1);
final CountDownLatch end_count_down = new CountDownLatch(GROUP_SIZE);
System.out.println("==========================>\n分组：" + groupName + "比赛开始：");
for(int i = 0 ; i < GROUP_SIZE ; i++) {
new Thread(String.valueOf(i)) {
public void run() {
System.out.println("我是线程组：【" + groupName + "】,第：" + this.getName() + " 号线程,我已经准备就绪！");
try {
start_count_down.await();//等待开始指令发出即：start_count_down.countDown();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("我是线程组：【" + groupName + "】,第：" + this.getName() + " 号线程,我已执行完成！");
end_count_down.countDown();
}
}.start();
}
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("各就各位，预备！");
start_count_down.countDown();//开始赛跑
try {
end_count_down.await();//等待多个赛跑者逐个结束
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("分组：" + groupName + "比赛结束！");
}
}
public class ThreadJoinTest {
private final static int GROUP_SIZE = 5;
public static void main(String []args) throws InterruptedException {
Thread []threadGroup1 = new Thread[5];
Thread []threadGroup2 = new Thread[5];
for(int i = 0 ; i < GROUP_SIZE ; i++) {
final int num = i;
threadGroup1[i] = new Thread() {
public void run() {
int j = 0;
while(j++ < 10) {
System.out.println("我是1号组线程：" + num + " 这个是我第：" + j + " 次运行！");
}
}
};
threadGroup2[i] = new Thread() {
public void run() {
int j = 0;
while(j++ < 10) {
System.out.println("我是2号组线程：" + num + " 这个是我第：" + j + " 次运行！");
}
}
};
threadGroup1[i].start();
}
for(int i = 0 ; i < GROUP_SIZE ; i++) {
threadGroup1[i].join();
}
System.out.println("-==================>线程组1执行完了，该轮到俺了！");
for(int i = 0 ; i < GROUP_SIZE ; i++) {
threadGroup2[i].start();
}
for(int i = 0 ; i < GROUP_SIZE ; i++) {
threadGroup2[i].join();
}
System.out.println("全部结束啦！哈哈，回家喝稀饭！");
}
}
代码是不是繁杂了不少，呵呵，我们再看看上面的信号量，如果不用工具，自己写会咋写，我们模拟CAS锁，使用Atomic配合完成咋来做呢。也来玩玩，呵呵：
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
public class ThreadWaitNotify {
private final static int THREAD_COUNT = 100;
private final static int QUERY_MAX_LENGTH = 2;
private final static AtomicInteger NOW_CALL_COUNT = new AtomicInteger(0);
public static void main(String []args) throws InterruptedException {
Thread []threads = new Thread[THREAD_COUNT];
for(int i = 0 ; i < THREAD_COUNT ; i++) {
threads[i] = new Thread(String.valueOf(i)) {
synchronized public void run() {
int nowValue = NOW_CALL_COUNT.get();
while(true) {
if(nowValue < QUERY_MAX_LENGTH && NOW_CALL_COUNT.compareAndSet(nowValue, nowValue + 1)) {
break;//获取到了
}
try {
this.wait(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
nowValue = NOW_CALL_COUNT.get();//获取一个数据，用于对比
}
System.out.println(this.getName() + "======我开始做操作了！");
try {
Thread.sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(this.getName() + "======操作结束了！");
NOW_CALL_COUNT.getAndDecrement();
this.notify();
}
};
}
for(int i = 0 ; i < THREAD_COUNT ; i++) {
threads[i].start();
}
}
}
还是有点意思哈，这样写就是大部分人对while循环那部分会写晕掉，主要是要不断去判定和尝试，wait()默认是长期等待，但是我们不想让他长期等待，就等1s然后再尝试，其实例子还可以改成wait一个随机的时间范围，这样模拟的效果会更加好一些；另外实际的代码中，如果获取到锁后，notify方法应当放在finally中，才能保证他肯定会执行notify这个方法。
OK，本文就是用，玩，希望玩得有点爽，我们后面会逐步介绍它的实现机制以及一写线程里头很好用，但是大家又不是经常用的东西。