Java多线程（7）：JUC（上）

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前面把线程相关的生命周期、关键字、线程池（ThreadPool）、ThreadLocal、CAS、锁和AQS都讲完了，现在就剩下怎么来用多线程了。而要想用好多线程，其实是可以取一些巧的，比如JUC（好多面试官喜欢问的JUC，就是现在要讲的JUC）。JUC就是java.util.concurrent的首字母缩写，它是Java并发工具包就是中提供的各种工具类的统称，主要分为几大类：

1、同步器；

2、线程安全的容器；

3、阻塞队列；

4、一些特殊的类。

他们都有各自适合应用场景。这里是并发工具包相关类的继承结构：

下面从同步器开始。

常用的JUC同步器有四个：

1、CountDownLatch：字面意思是倒计时锁，如果有“倒计时”的需求，那么CountDownLatch是最好的工具。它还有一个别称：发令枪。可以想象一下，火箭点火发射的时候，所有设备、部门都会依次检查确认，如果全部都确认准备好了才能开始发射，也就是等倒数到指定的数字（一般是0）的时候，就开始执行预设动作；

2、Semaphore：字面意思信号量，好比红绿灯，或者就餐排队时餐馆发的数字序号，一次只允许若干个线程执行。这个在昨天的例子里面也已经演示过了，而且还是通过自定义AQS来实现的（信号量可能不太好理解，我更倾向于叫它摇号器）；

3、CyclicBarrier：字面意思是屏障或者栅栏，与CountDownLatch比较像，但它侧重于工作本身，即指定的若干个工作都满足考核标准（某个屏障）之后，才能继续进行下面的工作，且可反复使用；

4、Exchanger：用于线程之间交换数据，更形象地说法是“交换机”，即当一个线程完成某项工作后想与另一个线程交换数据，就可以使用这个工具类。

下面来一个个地演示它们的用法。

一、CountDownLatch

CountDownLatch的功能如果用图来表示的话，就会是这样的：

CountDownLatch实例代码：

/**
 * 发令枪
 *
 * @author 湘王
 */
public class CountDownLatchTester implements Runnable {
  static final CountDownLatch latch = new CountDownLatch(10);
  @Override
  public void run() {
    // 检查任务
    try {
      System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 检查完毕！");
    } catch (Exception e) {
      e.printStackTrace();
    } finally {
      latch.countDown();
    }
  }

  public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(5);
    for (int i = 10; i > 0; i--) {
      Thread.sleep(1000);
      executor.submit(new CountDownLatchTester());
      System.out.println(i);
    }

    Thread.sleep(1000);
    // 检查
    latch.await();

    System.out.println();
    System.out.println("点火，发射！");
    // 关闭线程池
    executor.shutdown();
  }
}

执行CountDownLatch的效果是：

二、Semaphore

Semaphore的功能如果用图来表示的话，就会是这样的：

Semaphore实例代码：

/**
 * 信号量（摇号器）
 *
 * @author 湘王
 */
public class SemaphoreTester implements Runnable {
  static final Semaphore semaphore = new Semaphore(3);

  @Override
  public void run() {
    try {
      semaphore.acquire();
      System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 开始进餐");
      Thread.sleep(1000);
    } catch (Exception e) {
      e.printStackTrace();
    }
    semaphore.release();
  }

  public static void main(String[] args) {
    ExecutorService excutor = Executors.newFixedThreadPool(15);
    for (int i = 0; i < 15; i++) {
      excutor.submit(new SemaphoreTester());
    }
    excutor.shutdown();
  }
}

Semaphore执行后的效果是：

三、CyclicBarrier

CyclicBarrier的功能如果用图来表示的话，就会是这样的：

CyclicBarrier实例代码：

/**
 * 栅栏
 *
 * @author 湘王
 */
public class CyclicBarrierTester implements Runnable {
  private final static CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(3);

  @Override
  public void run() {
    try {
      Thread.sleep(1000);
      System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 已达到预定位置，等待指令...");
      // 只有最后一个线程执行后，所有的线程才能执行2
      barrier.await();
      Thread.sleep(1000);
      // 2 所有线程都会执行的动作
      System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 已突破第一道封锁线");
    } catch (Exception e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }

  public static void main(String[] args) {
    ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(3);
    for (int i = 0; i < 15; i++) {
      executor.submit(new CyclicBarrierTester());
    }
    // 关闭线程池
    executor.shutdown();
  }
}

CyclicBarrier执行后的效果是：

四、Exchanger

Exchanger的功能如果用图来表示的话，就会是这样的：

Exchanger实例代码：

/**
 * 交换机
 *
 * @author 湘王
 */
public class ExchangerTester implements Runnable {
  Exchanger<Object> exchanger = null;
  Object object = null;

  public ExchangerTester(Exchanger<Object> exchanger, Object object) {
    this.exchanger = exchanger;
    this.object = object;
  }

  @Override
  public void run() {
    try {
      Object previous = this.object;
      this.object = this.exchanger.exchange(this.object);
      System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 用对象 " + previous + " 换对象 " + this.object);
    } catch (InterruptedException e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }

  public static void main(String[] args) {
    Exchanger<Object> exchanger = new Exchanger<Object>();
    ExchangerTester tester1 = new ExchangerTester(exchanger, "A");
    ExchangerTester tester2 = new ExchangerTester(exchanger, "B");

    new Thread(tester1).start();
    new Thread(tester2).start();
  }
}

Exchanger执行后的效果是：

把这四种同步器掌握好（包括它们的组合使用），几乎可以解决90%以上的使用多线程的场景问题，再也不用担心不会多线程了。

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