1、并发包
1、CountDownLatch（计数器）
CountDownLatch 类位于 java.util.concurrent 包下，利用它可以实现类似于计数器的功能。
比如有一个任务A，它要等待其他4个任务执行完成之后才能执行，此时就可以利用CountDownLatch
来实现这种功能了。CountDownLatch是通过一个计数器来实现的，计数器的初始值为线程的数量。
每当一个线程完成了自己的任务后，计数器的值就会减1，当计数器的值到达0 时，他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了。
package com.javagi.test.thread;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
/**
* @author kuiwang Created by Administrator on 2018/10/19.
*/
public class CountDownLatchTest {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(2);
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",子线程开始执行...");
countDownLatch.countDown();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",子线程结束执行...");
}
}).start();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",子线程开始执行...");
countDownLatch.countDown();// 计数器值每次减去1
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",子线程结束执行...");
}
}).start();
countDownLatch.await();// 減去为0,恢复任务继续执行
System.out.println("两个子线程执行完毕....");
System.out.println("主线程继续执行.....");
for (int i = 0; i < 10; i++) {
System.out.println("main,i:" + i);
}
}
}
2、CyclicBarrier（屏障）
CyclicBarrier初始化时规定一个数目，然后计算调用了CyclicBarrier.wait() 进入等带的线程数。
当线程数达到了这个数目时，所有进入等带状态的线程数被唤醒并继续。
CyclicBarrier 就像他的名字一样，可以看成是个障碍，所有的线程必须到齐后才能一起通过这
障碍。
CyclicBarrier初始化时还可以带一个Runnable的参数，此Runnable任务在CyclicBarrier的数目达到后，
所有其它线程被唤醒前被执行。
package com.javagi.test.thread;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
class Writer extends Thread {
private CyclicBarrier cyclicBarrier;
public Writer(CyclicBarrier cyclicBarrier) {
this.cyclicBarrier = cyclicBarrier;
}
@Override
public void run() {
System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + ",正在写入数据");
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (Exception e) {
// TODO: handle exception
}
System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + ",写入数据成功.....");
try {
cyclicBarrier.await();
} catch (Exception e) {
}
System.out.println("所有线程执行完毕..........");
}
}
public class CyclicBarrierTest {
public static void main(String[] args) {
CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(5);
for (int i = 0; i < 5; i++) {
Writer writer = new Writer(cyclicBarrier);
writer.start();
}
}
}
3、Semaphore（计数信号量）
Semaphore是一种基于计数的信号量。它可以设定一个阈值，基于此，多个线程竞争获取许可信号，
做自己的申请后归还，超过阈值后，线程申请许可信号将会被阻塞。Semaphore可以用来构建一些
对象池和资源池之类的，比如数据连接池，我们也可以创建计数为1 的Semaphore，将其作为
一种类似于互斥锁的机制，这也叫二元信号量，便是两种互斥状态。用法如下：
avaliablePermits 函数用来获取当前可用的资源数量
wc.acquire(); // 申请资源
wc.release(); // 释放资源
package com.javagi.test.thread;
import java.util.concurrent.Semaphore;
/**
* 可以用来控制程序的并发量
* 当多余的线程进来时 在后面排队等待执行。
* @author kuiwang
*
*/
public class SemaphoreTest {
public static void main(String[] args) {
// 创建一个计数阈值为5的信号量对象
// 只能5个线程同时访问
Semaphore semp = new Semaphore(5);
try {
// 申请许可
semp.acquire();
try {
// 业务逻辑
} catch (Exception e) {
} finally {
// 释放许可
semp.release();
}
} catch (InterruptedException e) {
}
}
}
案例
需求: 一个厕所只有3个坑位，但是有10个人来上厕所，那怎么办？假设10的人的编号分别为1-10，并且1号先到厕所，10号最后到厕所。那么1-3号来的时候必然有可用坑位，顺利如厕，4号来的时候需要看看前面3人是否有人出来了，如果有人出来，进去，否则等待。同样的道理，4-10号也需要等待正在上厕所的人出来后才能进去，并且谁先进去这得看等待的人是否有素质，是否能遵守先来先上的规则。
代码示例：
package com.javagi.test.thread;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.Semaphore;
class ThradDemo001 extends Thread {
private String name;
private Semaphore wc;
public ThradDemo001(String name, Semaphore wc) {
this.name = name;
this.wc = wc;
}
@Override
public void run() {
// 剩下的资源
int availablePermits = wc.availablePermits();
if (availablePermits > 0) {
System.out.println(name + "天助我也，终于有茅坑了.....");
} else {
System.out.println(name + "怎么没有茅坑了...");
}
try {
// 申请资源
wc.acquire();
} catch (InterruptedException e) {
}
System.out.println(name + "终于上厕所啦.爽啊" + ",剩下厕所:" + wc.availablePermits());
try {
Thread.sleep(new Random().nextInt(1000));
} catch (Exception e) {
// TODO: handle exception
}
System.out.println(name + "厕所上完啦!");
// 释放资源
wc.release();
}
}
public class SemaphoreTest2 {
public static void main(String[] args) {
Semaphore semaphore = new Semaphore(3);
for (int i = 1; i <= 10; i++) {
ThradDemo001 thradDemo001 = new ThradDemo001("第" + i + "个人", semaphore);
thradDemo001.start();
}
}
}
4、并发队列
在并发队列上JDK提供了两套实现，一个是ConcurrentLinkedQueue 为代表的高性能队列非阻塞，一个是
以BlockingQueue接口为代表的阻塞队列，无论哪种都继承Queue。
1、阻塞队列与非阻塞队列
阻塞队列与普通队列的区别在于，当队列是空的时候，从队列中获取元素的操作将会被阻塞，或者当队列是
满时，往队列里面添加元素的操作会内阻塞，视图从空的阻塞队列中获取元素的线程将会被阻塞，直到其它的线程往空的队列插入新的元素。同样，视图往已满饿阻塞队列中添加新元素的线程同时也会被阻塞，直到
其它的线程使队列重新变得空闲起来，如从队列中移除一个或者多个元素，或者完全清空队列。
- ArrayDeque 数组双端队列
- PriorityQueue 优先级队列
- ConcurrentLinkedQueue 基于链表的并发队列
- DelayQueue 延期阻塞队列 阻塞队列实现了BlockingQueue接口
- ArrayBlockingQueue 基于数据的并发阻塞队列
- LinkedBlockingQueue 基于链表的FIFO 阻塞队列
- LlinkedBlockingDeque 基于链表的FIFO双端阻塞队列
- PriorityBlockingDeque 待优先级的无界阻塞队列
- SynchronousQueue 并发同步阻塞队列
2、ConcurrentLinkedDeque
ConcurrentLinkedDeque：是一个使用于高并发场景下的队列，通过无锁的方式，实现了高并发状态下的
高性能，通常ConcurrentLinkedDeque 性能好于 BlockingQueue 。它是一个基于链接节点的无界线程安全队列。该队列的元素遵循了先进先出的原则， 头是最先加入的，尾是最近加入的，该队列不允许null元素。
ConcurrentLinkedDeque重要方法：
add 和 offer () 都是加入元素的方法（在ConcurrentLinkedDeque 中这两个方法没有任何区别）
poll 和 peek() 都是取头元素节点， 区别在于前者会删除元素，后者不会。
public class ConcurrentLinkedDequeTest {
public static void main(String[] args) {
ConcurrentLinkedDeque q = new ConcurrentLinkedDeque();
q.offer("若成风");
q.offer("码云");
q.offer("javagi");
q.offer("张杰");
q.offer("艾姐");
//从头获取元素,删除该元素
System.out.println(q.poll());
//获取总长度
System.out.println(q.size());
//从头获取元素,不刪除该元素
System.out.println(q.peek());
//获取总长度
System.out.println(q.size());
}
}
3、BlockingQueue
阻塞队列BlockingQueue：是一个支持两个附件操作的队列。这两个附件的操作是:
在队列为空时，获取元素的线程会等待队列变为非空。
当队列满时，存储元素的线程会等待队列可用。
阻塞队列通常用于生产者和消费者的场景， 生产者是往队列里面添加元素的线程，
消费者是从队列里面拿出元素的线程。阻塞队列就是生产者存放元素的容器，而消费者
也只是从容器里拿出元素
BlockingQueue 即阻塞队列，从阻塞这个词可以看出，在某些情况下对阻塞队列的访问可能会造成阻塞。
被阻塞的情况主要分为两种：
- 当队列满了的时候进行入队列的操作
- 当队列空了的时候进行初初队列的操作
因此，当一个线程试图对一个已经满了的队列进行入队列操作时，他将会被阻塞，除非有另一个线程做了
出队列的操作，同样。当一个线程视图对一个空队列进行出队列操作时，他将会被阻塞， 除非有另一个线程进行了入队列的操作。
在Java中，BlockingQueue的接口位于java.util.concurrent 包中(在Java5版本开始提供)，由上面介绍的阻塞队列的特性可知，阻塞队列是线程安全的。
在新增的Concurrent包中，BlockingQueue很好的解决了多线程中，如何高效安全“传输”数据的问题。通过这些高效并且线程安全的队列类，为我们快速搭建高质量的多线程程序带来极大的便利。本文详细介绍了BlockingQueue家庭中的所有成员，包括他们各自的功能以及常见使用场景。
认识BlockingQueue
阻塞队列，顾名思义，首先它是一个队列，而一个队列在数据结构中所起的作用大致如下图所示：
从上图我们可以很清楚看到，通过一个共享的队列，可以使得数据由队列的一端输入，从另外一端输出；
常用的队列主要有以下两种：（当然通过不同的实现方式，还可以延伸出很多不同类型的队列，DelayQueue就是其中的一种）
先进先出（FIFO）：先插入的队列的元素也最先出队列，类似于排队的功能。从某种程度上来说这种队列也体现了一种公平性。
后进先出（LIFO）：后插入队列的元素最先出队列，这种队列优先处理最近发生的事件。
多线程环境中，通过队列可以很容易实现数据共享，比如经典的“生产者”和“消费者”模型中，通过队列可以很便利地实现两者之间的数据共享。假设我们有若干生产者线程，另外又有若干个消费者线程。如果生产者线程需要把准备好的数据共享给消费者线程，利用队列的方式来传递数据，就可以很方便地解决他们之间的数据共享问题。但如果生产者和消费者在某个时间段内，万一发生数据处理速度不匹配的情况呢？理想情况下，如果生产者产出数据的速度大于消费者消费的速度，并且当生产出来的数据累积到一定程度的时候，那么生产者必须暂停等待一下（阻塞生产者线程），以便等待消费者线程把累积的数据处理完毕，反之亦然。然而，在concurrent包发布以前，在多线程环境下，我们每个程序员都必须去自己控制这些细节，尤其还要兼顾效率和线程安全，而这会给我们的程序带来不小的复杂度。好在此时，强大的concurrent包横空出世了，而他也给我们带来了强大的BlockingQueue。（在多线程领域：所谓阻塞，在某些情况下会挂起线程（即阻塞），一旦条件满足，被挂起的线程又会自动被唤醒）
下面两幅图演示了BlockingQueue的两个常见阻塞场景：
1.ArrayBlockingQueue
ArrayBlockingQueue 是一个有边界的阻塞队列，他的内部实现是一个数组，有边界的意思是他的容量是有险的
我们必须在其初始化的时候指定它的容量大小，容量大小一旦指定就不可以改变。
ArrayBlockingQueue 是以先进先出的方式存储数据，最新插入的对象是尾部，最新移出的对象是头部，下面是初始化和使用ArrayBlockingQueue 的例子：
public class ArrayBlockingQueueTest {
public static void main(String[] args) {
ArrayBlockingQueue<String> arrays = new ArrayBlockingQueue<String>(3);
arrays.add("张三");
arrays.add("李四");
arrays.add("王五");
// 添加阻塞队列
try {
arrays.offer("若成风", 1, TimeUnit.SECONDS);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
2.LinkedBlockingQueue
LinkedBlockingQueue阻塞队列大小的配置是可选的，如果我们初始化时指定一个大小，它就是有边界的，如果不指定，它就是无边界的。说是无边界，其实是采用了默认大小为Integer.MAX_VALUE的容量 。它的内部实现是一个链表。
和ArrayBlockingQueue一样，LinkedBlockingQueue 也是以先进先出的方式存储数据，最新插入的对象是尾部，最新移出的对象是头部。下面是一个初始化和使LinkedBlockingQueue的例子：
LinkedBlockingQueue linkedBlockingQueue = new LinkedBlockingQueue(3);
linkedBlockingQueue.add("张三");
linkedBlockingQueue.add("李四");
linkedBlockingQueue.add("李四");
System.out.println(linkedBlockingQueue.size());
3.PriorityBlockingQueue
PriorityBlockingQueue是一个没有边界的队列，它的排序规则和 java.util.PriorityQueue一样。需要注
意，PriorityBlockingQueue中允许插入null对象。
所有插入PriorityBlockingQueue的对象必须实现 java.lang.Comparable接口，队列优先级的排序规则就
是按照我们对这个接口的实现来定义的。
另外，我们可以从PriorityBlockingQueue获得一个迭代器Iterator，但这个迭代器并不保证按照优先级顺
序进行迭代。
下面我们举个例子来说明一下，首先我们定义一个对象类型，这个对象需要实现Comparable接口：
4. SynchronousQueue
SynchronousQueue队列内部仅允许容纳一个元素。当一个线程插入一个元素后会被阻塞，除非这个元素被另一个线程消费。
4、使用BlockingQueue模拟生产者和消费者
package com.javagi.threadpool;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
/**
* Created by Administrator on 2018/10/25.
*/
class ProducerThread implements Runnable {
private BlockingQueue<String> blockingQueue;
private AtomicInteger count = new AtomicInteger();
private volatile boolean FLAG = true;
public ProducerThread(BlockingQueue<String> blockingQueue) {
this.blockingQueue = blockingQueue;
}
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "生产者开始启动。。。");
while (true) {
String data = count.incrementAndGet() + "";
try {
boolean offer = blockingQueue.offer(data, 2, TimeUnit.SECONDS);
if (offer) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",生产队列" + data + "成功..");
} else {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ",生产队列" + data + "失败..");
}
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "生产者线程结束。。。");
}
}
public void stop() {
this.FLAG = FLAG;
}
}
class ConsumerThread implements Runnable {
private volatile boolean FLAG = true;
private BlockingQueue<String> blockingQueue;
public ConsumerThread(BlockingQueue<String> blockingQueue) {
this.blockingQueue = blockingQueue;
}
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "消费者开始启动....");
while (FLAG) {
try {
String data = blockingQueue.poll(2, TimeUnit.SECONDS);
if (data == null || data == "") {
FLAG = false;
System.out.println("消费者超过2秒时间未获取到消息.");
return;
}
System.out.println("消费者获取到队列信息成功,data:" + data);
} catch (Exception e) {
// TODO: handle exception
}
}
}
}
public class BlockingQueueTest {
public static void main(String[] args) {
BlockingQueue<String> blockingQueue = new LinkedBlockingQueue<String>(3);
ProducerThread producerThread = new ProducerThread(blockingQueue);
ConsumerThread consumerThread = new ConsumerThread(blockingQueue);
Thread t1 = new Thread(producerThread);
Thread t2 = new Thread(consumerThread);
t1.start();
t2.start();
//10秒后 停止线程..
try {
Thread.sleep(10*1000);
producerThread.stop();
} catch (Exception e) {
// TODO: handle exception
}
}
}