JUC（2）：Callable+CountDownLatch+读写锁+阻塞队列

7. Callable

• 可以有返回值
• 可以抛出异常
• 方法不同，run() / call() 

而runnable没有返回值，只能开辟，不能接收。

              

futuretask是runnable是实现类，它可以调用callable

由于mythread无法直接联系到Thread类，所以说它需要有个适配类FutureTask。而new出来的futureTask本质上就是一个runnable。

public class CallableTest {
    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {
        // new Thread(new Runnable()).start();
        // new Thread(new FutureTask<V>()).start();
        // new Thread(new FutureTask<V>( Callable )).start();
        new Thread().start(); // 怎么启动Callable

        MyThread thread = new MyThread();
        FutureTask futureTask = new FutureTask(thread); // 适配类

        new Thread(futureTask,"A").start();
        new Thread(futureTask,"B").start(); // 结果会被缓存，效率高

        Integer o = (Integer) futureTask.get(); //get会的callable返回接口
        //这个get 方法可能会产生阻塞！把他放到最后
        // 或者使用异步通信来处理！
        System.out.println(o);
    }
}
class MyThread implements Callable<Integer> {

    @Override
    public Integer call() {
        System.out.println("call()"); // 会打印几个call?一个
        // 耗时的操作
        return 1024;
    }
}

Callable<Integer>：泛型的参数等于方法的返回值

细节：
1、有缓存
2、结果可能需要等待，会阻塞！ 

8. 常用的辅助类

(1) CountDownLatch（减法计数器）

一种同步辅助程序(辅助工具类)，允许一个或多个线程等待在其它线程中执行的一组操作完成。使用给定的计数初始化CountDownLatch。由于调用了countDown（）方法，await方法阻塞直到当前计数为零，之后释放所有等待线程，并立即返回await的任何后续调用。这是一个一次性现象——计数不能重置。如果需要重置计数的版本，请考虑使用CyclicBarrier。倒计时锁存器是一种通用的同步工具，可用于多种目的。使用计数1初始化的倒计时锁存器用作简单的开/关锁存器或门：调用倒计时（）的线程打开它之前，调用它的所有线程都在门处等待。初始化为N的倒计时锁存器可用于使一个线程等待N个线程完成某个操作或某个操作已完成N次。倒计时锁存器的一个有用特性是，它不要求调用倒计时的线程在继续之前等待计数达到零，它只是防止任何线程在所有线程都可以通过之前继续通过等待。

// 计数器
public class CountDownLatchDemo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // 总数是6，必须要执行任务的时候，再使用！
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(6);

        for (int i = 1; i <=6 ; i++) {
            new Thread(()->{
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" Go out");
                countDownLatch.countDown(); // 数量-1
            },String.valueOf(i)).start();
        }
        countDownLatch.await(); // 等待计数器归零，然后再向下执行
        System.out.println("Close Door");
    }
}

latch：门闩

原理：

countDownLatch.countDown(); // 数量-1

countDownLatch.await(); // 等待计数器归零，然后再向下执行

每次有线程调用 countDown() 数量-1，假设计数器变为0，countDownLatch.await() 就会被唤醒，继续 执行！

(2) CyclicBarrier（加法计数器）

一种同步辅助程序，允许一组线程相互等待到达一个公共的屏障点。CyclicBarrier在涉及固定大小的线程方的程序中非常有用，这些线程方有时必须相互等待。这个屏障被称为循环屏障，因为它可以在等待的线程被释放后重新使用。CyclicBarrier支持可选的Runnable命令，该命令在参与方中的最后一个线程到达后，但在释放任何线程之前，每个屏障点运行一次。此屏障操作有助于在任何参与方继续之前更新共享状态。

//加法计数器
public class CyclicBarrierDemo {
    public static void main(String[] args) {
        /**
         * 集齐7颗龙珠召唤神龙
         */
        // 召唤龙珠的线程
        CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(8,()->{
            System.out.println("召唤神龙成功！");
        });

        for (int i = 1; i <=7 ; i++) {
            final int temp = i;
            // lambda能操作到 i 吗
            new Thread(()->{
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"收集"+temp+"个龙珠");
                try {
                    cyclicBarrier.await(); // 等待
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } catch (BrokenBarrierException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }).start();
        }
    }
}

(3) Semaphore（信号量，流量控制）

计数信号量。从概念上讲，信号量维护一组许可。 如果需要，每个acquire()都会阻塞，直到有许可证可用，然后获取它。 每个release()添加一个许可，可能会释放一个阻塞的收单机构。 但是，并没有使用实际的许可对象；信号量只是保持一个可用数量的计数，并相应地进行操作。信号量通常用于限制可以访问某些（物理或逻辑）资源的线程数。例如，下面是一个类，它使用信号量来控制对项池的访问

public class SemaphoreDemo {
    public static void main(String[] args) {
        // 线程数量：停车位! 限流！
        Semaphore semaphore = new Semaphore(3);

        for (int i = 1; i <=6 ; i++) {
            new Thread(()->{
                // acquire() 得到
                try {
                    semaphore.acquire();//得到停车位
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"抢到车位");
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(2);//停两秒钟
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"离开车位");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    semaphore.release(); // release() 释放
                }
            },String.valueOf(i)).start();
        }
    }
}

原理：相当于是个通行证

semaphore.acquire();获得，假设如果已经满了，等待，等待被释放为止！

 semaphore.release();释放，会将当前的信号释放+1，然后唤醒等待的线程！

作用：多个共享资源互斥的使用！并发限流，控制最大的线程数！

9. 读写锁

ReadWriteLock维护一对关联锁，一个用于只读操作，一个用于写入。只要没有写入程序，读锁可以由多个读线程同时保持。写锁是独占的。

/**
 * 独占锁（写锁） 一次只能被一个线程占有
 * 共享锁（读锁） 多个线程可以同时占有
 * ReadWriteLock
 * 读-读  可以共存！
 * 读-写  不能共存！
 * 写-写  不能共存！
 */
public class ReadWriteLockDemo {
    public static void main(String[] args) {
        MyCacheLock myCache = new MyCacheLock();

        // 写入
        for (int i = 1; i <= 5 ; i++) {
            final int temp = i;
            new Thread(()->{
                myCache.put(temp+"",temp+"");
            },String.valueOf(i)).start();
        }

        // 读取
        for (int i = 1; i <= 5 ; i++) {
            final int temp = i;
            new Thread(()->{
                myCache.get(temp+"");
            },String.valueOf(i)).start();
        }
    }
}
// 加锁的
class MyCacheLock{

    private volatile Map<String,Object> map = new HashMap<>();
    // 读写锁： 更加细粒度的控制
    private ReadWriteLock readWriteLock = new ReentrantReadWriteLock();
    private Lock lock = new ReentrantLock();

    // 存，写入的时候，只希望同时只有一个线程写
    public void put(String key,Object value){
        readWriteLock.writeLock().lock();
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"写入"+key);
            map.put(key,value);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"写入OK");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            readWriteLock.writeLock().unlock();
        }
    }
    // 取，读，所有人都可以读！
    public void get(String key){
        readWriteLock.readLock().lock();
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"读取"+key);
            Object o = map.get(key);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"读取OK");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            readWriteLock.readLock().unlock();
        }
    }
}
/**
 * 自定义缓存
 */
class MyCache{

    private volatile Map<String,Object> map = new HashMap<>();
    // 存，写
    public void put(String key,Object value){
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"写入"+key);
        map.put(key,value);
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"写入OK");
    }
    // 取，读
    public void get(String key){
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"读取"+key);
        Object o = map.get(key);
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"读取OK");
    }
}

10. 阻塞队列

BlockingQueue是和list，set同级别的接口，父类是collection

一种队列，它还支持在检索元素时等待队列变为非空，在存储元素时等待队列中的空间变为可用的操作。BlockingQueue方法有四种形式，其处理操作的方式不同，不能立即满足，但可能在将来某个时候满足：一种方法抛出异常，另一种方法返回特殊值（根据操作的不同，可以为null或false），第三个在操作成功之前无限期阻塞当前线程，第四个在放弃之前仅阻塞给定的最大时间限制。

什么情况下，我们会使用阻塞队列：多线程并发处理，线程池

学会使用队列: 四组API

public class Test {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        test4();
    }
    /**
     * 抛出异常
     */
    public static void test1(){
        // 3是队列的大小
        ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);

        System.out.println(blockingQueue.add("a"));//返回bool值
        System.out.println(blockingQueue.add("b"));
        System.out.println(blockingQueue.add("c"));
        // IllegalStateException: Queue full 队列满了抛出异常！
        // System.out.println(blockingQueue.add("d"));

        System.out.println("=-===========");

        System.out.println(blockingQueue.element()); // 查看队首元素是谁
        System.out.println(blockingQueue.remove());


        System.out.println(blockingQueue.remove());
        System.out.println(blockingQueue.remove());

        // java.util.NoSuchElementException 空了抛出异常！谁先进谁先出
        // System.out.println(blockingQueue.remove());
    }

    /**
     * 有返回值，没有异常
     */
    public static void test2(){
        // 队列的大小
        ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);

        System.out.println(blockingQueue.offer("a"));
        System.out.println(blockingQueue.offer("b"));
        System.out.println(blockingQueue.offer("c"));

        System.out.println(blockingQueue.peek());//检测队首元素
        // System.out.println(blockingQueue.offer("d")); // false 不抛出异常！
        System.out.println("============================");
        System.out.println(blockingQueue.poll());
        System.out.println(blockingQueue.poll());
        System.out.println(blockingQueue.poll());
        System.out.println(blockingQueue.poll()); // null  不抛出异常！
    }

    /**
     * 等待，阻塞（一直阻塞）
     */
    public static void test3() throws InterruptedException {
        // 队列的大小
        ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);

        // 一直阻塞
        blockingQueue.put("a");//没有返回值
        blockingQueue.put("b");
        blockingQueue.put("c");
        // blockingQueue.put("d"); // 队列没有位置了，一直阻塞
        System.out.println(blockingQueue.take());
        System.out.println(blockingQueue.take());
        System.out.println(blockingQueue.take());
        System.out.println(blockingQueue.take()); // 没有这个元素，一直阻塞

    }

    /**
     * 等待，阻塞（等待超时）
       offer和poll重载的方法
     */
    public static void test4() throws InterruptedException {
        // 队列的大小
        ArrayBlockingQueue blockingQueue = new ArrayBlockingQueue<>(3);

        blockingQueue.offer("a");
        blockingQueue.offer("b");
        blockingQueue.offer("c");
        // blockingQueue.offer("d",2,TimeUnit.SECONDS); // 等待超过2秒就退出
        System.out.println("===============");
        System.out.println(blockingQueue.poll());
        System.out.println(blockingQueue.poll());
        System.out.println(blockingQueue.poll());
        blockingQueue.poll(2,TimeUnit.SECONDS); // 等待超过2秒就退出

    }
}

SynchronousQueue 同步队列（属于阻塞队列，父子关系）：

没有容量，进去一个元素，必须等待取出来之后，才能再往里面放一个元素！最多只能放一个元素。put、take

/**
 * 同步队列
 * 和其他的BlockingQueue 不一样， SynchronousQueue 不存储元素
 * put了一个元素，必须从里面先take取出来，否则不能在put进去值！
 */
public class SynchronousQueueDemo {
    public static void main(String[] args) {
        BlockingQueue<String> blockingQueue = new SynchronousQueue<>(); // 同步队列

        new Thread(()->{
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" put 1");
                blockingQueue.put("1");
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" put 2");
                blockingQueue.put("2");
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" put 3");
                blockingQueue.put("3");
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        },"T1").start();

        new Thread(()->{
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+blockingQueue.take());
                TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+blockingQueue.take());
                TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"=>"+blockingQueue.take());
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        },"T2").start();
    }
}