控制并发流程

• 控制并发流程的工具类，作用就是更容易得让线程之间合作
• 让线程之间相互配合，来满足业务逻辑
• 比如让线程A等待线程B执行完毕后再执行等合作策略

CountDownLatch

数量递减到0，触发动作。latch:门闩

• 流程：倒数结束之前，一直处于等待状态，直到倒计时结束了，此线程才继续工作。
• CountDownLatch(int count):仅有一个构造函数，参数count为需要倒数的数值。
• await():调用await()方法的线程会被挂起，它会等待直到count值为0才继续执行。
• countDown():将count值减1,直到为0时，等待的线程会被唤起。

用法一：一个线程等待多个线程都执行完毕，再继续自己的工作。

public class CountDownLatchDemo1 {

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
CountDownLatch latch = new CountDownLatch(5);
ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(5);
for (int i = 0; i < 5; i++) {
final int no = i + 1;
Runnable runnable = new Runnable() {

@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep((long) (Math.random() * 10000));
System.out.println("No." + no + "完成了检查。");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
latch.countDown();
}
}
};
service.submit(runnable);
}
System.out.println("等待5个人检查完.....");
latch.await();
System.out.println("所有人都完成了工作，进入下一个环节。");
}
}

用法二：多个线程等待某一个线程的信号，同时开始执行。

public class CountDownLatchDemo2 {

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
CountDownLatch begin = new CountDownLatch(1);
ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(5);
for (int i = 0; i < 5; i++) {
final int no = i + 1;
Runnable runnable = new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("No." + no + "准备完毕，等待发令枪");
try {
begin.await();
System.out.println("No." + no + "开始跑步了");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
};
service.submit(runnable);
}
//裁判员检查发令枪...
Thread.sleep(5000);
System.out.println("发令枪响，比赛开始！");
begin.countDown();
}
}

• 扩展用法：多个线程等多个线程完成执行后，再同时执行
• CountDownLatch是不能够重用的，如果需要重新计数，可以考虑使用CyclicBarrier或者创建新的CountDownLatch实例。

Semaphore信号量

• Semaphore可以用来限制或管理数量有限的资源的使用情况。
• 信号量的作用是维护一个“许可证”的计数，线程可以“获取”许可证，那信号量剩余的许可证就减一，线程也可以“释放”一个许可证，那信号量剩余的许可证就加一，当信号量所拥有的许可证数量为0,那么下一个还想要获取许可证的线程，就需要等待，直到有另外的线程释放了许可证

信号量使用流程

1初始化Semaphore并指定许可证的数量

2.在需要被现在的代码前加acquire()或者acquireUninterruptibly()方法

3.在任务执行结束后，调用release()来释放许可证

信号量主要方法

• new Semaphore(int permits,boolean fair):这里可以设置是否要使用公平策略，如果传入true,那么Semaphore会把之前等待的线程放到FIFO的队列里，以便于当有了新的许可证可以分发给之前等了最长时间的线程。
• tryAcquire():看看现在有没有空闲的许可证，如果有的话就获取，如果没有的话也没关系，我不必陷入阻塞，我可以去做别的事，过一会再来查看许可证的空闲情况。
• tryAcquire(timeout):和tryAcquire()一样，但是多了一个超时时间，比如“在3秒内获取不到许可证，我就去做别的事”。

特殊用法

• 一次性获取或释放多个许可证

比如TaskA会调用很消耗资源的method1(),而TaskB调用的是不太消耗资源的method2(),假设我们一共有5个许可证。那么我们就可以要求TaskA获取5个许可证才能执行，一个许可证就能执行，这样就避免而TaskB只需要获取到

了A和B同时运行的情况，我们可以根据自己的需求合理分配资源。

注意

1. 获取和释放的许可证数量必须一致，否则比如每次都获取2个但是只释放1个甚至不释放，随着时间的推移，到最后许可证数量不够用，会导致程序卡死。(虽然信号量类并不对是否和获取的数量做规定，但是这是我们的编程规范，否则容易出错)
2. 注意在初始化Semaphore的时候设置公平性,一般设置》为true会更合理
3. 并不是必须由获取许可证的线程释放那个许可证，事实上，获取和释放许可证对线程并无要求，也许是A获取了，然后由B释放，只要逻辑合理即可。
4. 信号量的作用，除了控制临界区最多同时有N个线程访问外，另一个作用是可以实现“条件等待”,例如线程1需要在线程2完成准备工作后才能开始工作，那么就线程lacquire(),而线这样的话，相当于是轻量级的程2完成任务后release(),CountDownLatch。

public class SemaphoreDemo {

static Semaphore semaphore = new Semaphore(5, true);

public static void main(String[] args) {
ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(50);
for (int i = 0; i < 100; i++) {
service.submit(new Task());
}
service.shutdown();
}

static class Task implements Runnable {

@Override
public void run() {
try {
semaphore.acquire(3);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "拿到了许可证");
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "释放了许可证");
semaphore.release(2);
}
}
}

Condition接口(条件对象)

• 当线程1需要等待某个条件的时候，它就去执行condition.await()方法，一旦执行了await()方法，线程就会进入阻塞状态
• 然后通常会有另外一个线程，假设是线程2,去执行对应的条件，直到这个条件达成的时候，线程2就会去执行condition.signal()方法，这时JVM就会从被阻塞的线程里找，找到那些等待该condition的线程，当线程1就会收到可执行信号的时候，它的线程状态就会变成Runnable可执行状态

signalAll()和signal()区别

• signalAll()会唤起所有的正在等待的线程
• 但是signal()是公平的，只会唤起那个等待时间最长的线程

public class ConditionDemo1 {
private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
private Condition condition = lock.newCondition();

void method1() throws InterruptedException {
lock.lock();
try{
System.out.println("条件不满足，开始await");
condition.await();
System.out.println("条件满足了，开始执行后续的任务");
}finally {
lock.unlock();
}
}

void method2() {
lock.lock();
try{
System.out.println("准备工作完成，唤醒其他的线程");
condition.signal();
}finally {
lock.unlock();
}
}

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
ConditionDemo1 conditionDemo1 = new ConditionDemo1();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(1000);
conditionDemo1.method2();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}).start();
conditionDemo1.method1();
}
}

实现生产模式

public class ConditionDemo2 {

private int queueSize = 10;
private PriorityQueue<Integer> queue = new PriorityQueue<Integer>(queueSize);
private Lock lock = new ReentrantLock();
private Condition notFull = lock.newCondition();
private Condition notEmpty = lock.newCondition();

public static void main(String[] args) {
ConditionDemo2 conditionDemo2 = new ConditionDemo2();
Producer producer = conditionDemo2.new Producer();
Consumer consumer = conditionDemo2.new Consumer();
producer.start();
consumer.start();
}

class Consumer extends Thread {

@Override
public void run() {
consume();
}

private void consume() {
while (true) {
lock.lock();
try {
while (queue.size() == 0) {
System.out.println("队列空，等待数据");
try {
notEmpty.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
queue.poll();
notFull.signalAll();
System.out.println("从队列里取走了一个数据，队列剩余" + queue.size() + "个元素");
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
}

class Producer extends Thread {

@Override
public void run() {
produce();
}

private void produce() {
while (true) {
lock.lock();
try {
while (queue.size() == queueSize) {
System.out.println("队列满，等待有空余");
try {
notFull.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
queue.offer(1);
notEmpty.signalAll();
System.out.println("向队列插入了一个元素，队列剩余空间" + (queueSize - queue.size()));
} finally {
lock.unlock();
}
}
}
}
}

CyclicBarrier(循环栅栏)

• CyclicBarrier循环栅栏和CountDownLatch很类似，都能阻塞一组线程
• 当有大量线程相互配合，分别计算不同任务，并且需要最后统一汇总的时候，我们可以使用CyclicBarrier。CyclicBarrier可以构造一个集结点，当某一个一个线程执行完毕，它就会到集结点等待，直到所有线程都到'了集结点，那么该栅栏就被撤销，所有线程再统一出发，继续执行剩下的任务。
• 与CountDownLatch不同
• 作用不同：CyclicBarrier要等固定数量的线程都到达了栅栏位置才能继续执行，而CountDownLatch只需等待数字到0,也就是说，CountDownLatch用于事件，但是CyclicBarrier是用于线程的。
• 可重用性不同：CountDownLatch在倒数到0并触发门闩打开后，就不能再次使用了，除非新建新的实例；而CyclicBarrier可以重复使用。

public class CyclicBarrierDemo {
public static void main(String[] args) {
CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(5, new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("所有人都到场了， 大家统一出发！");
}
});
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new Thread(new Task(i, cyclicBarrier)).start();
}
}

static class Task implements Runnable{
private int id;
private CyclicBarrier cyclicBarrier;

public Task(int id, CyclicBarrier cyclicBarrier) {
this.id = id;
this.cyclicBarrier = cyclicBarrier;
}

@Override
public void run() {
System.out.println("线程" + id + "现在前往集合地点");
try {
Thread.sleep((long) (Math.random()*10000));
System.out.println("线程"+id+"到了集合地点，开始等待其他人到达");
cyclicBarrier.await();
System.out.println("线程"+id+"出发了");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (BrokenBarrierException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}