Java多線程（7）：JUC（上）

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前面把線程相關的生命周期、關鍵字、線程池（ThreadPool）、ThreadLocal、CAS、鎖和AQS都講完了，現在就剩下怎麼來用多線程了。而要想用好多線程，其實是可以取一些巧的，比如JUC（好多面試官喜歡問的JUC，就是現在要講的JUC）。JUC就是java.util.concurrent的首字母縮寫，它是Java併發工具包就是中提供的各種工具類的統稱，主要分為幾大類：

1、同步器；

2、線程安全的容器；

3、阻塞隊列；

4、一些特殊的類。

他們都有各自適合應用場景。這裡是併發工具包相關類的繼承結構：

下麵從同步器開始。

常用的JUC同步器有四個：

1、CountDownLatch：字面意思是倒計時鎖，如果有“倒計時”的需求，那麼CountDownLatch是最好的工具。它還有一個別稱：發令槍。可以想象一下，火箭點火發射的時候，所有設備、部門都會依次檢查確認，如果全部都確認準備好了才能開始發射，也就是等倒數到指定的數字（一般是0）的時候，就開始執行預設動作；

2、Semaphore：字面意思信號量，好比紅綠燈，或者就餐排隊時餐館發的數字序號，一次只允許若幹個線程執行。這個在昨天的例子裡面也已經演示過了，而且還是通過自定義AQS來實現的（信號量可能不太好理解，我更傾向於叫它搖號器）；

3、CyclicBarrier：字面意思是屏障或者柵欄，與CountDownLatch比較像，但它側重於工作本身，即指定的若幹個工作都滿足考核標準（某個屏障）之後，才能繼續進行下麵的工作，且可反覆使用；

4、Exchanger：用於線程之間交換數據，更形象地說法是“交換機”，即當一個線程完成某項工作後想與另一個線程交換數據，就可以使用這個工具類。

下麵來一個個地演示它們的用法。

一、CountDownLatch

CountDownLatch的功能如果用圖來表示的話，就會是這樣的：

CountDownLatch實例代碼：

/**
 * 發令槍
 *
 * @author 湘王
 */
public class CountDownLatchTester implements Runnable {
    static final CountDownLatch latch = new CountDownLatch(10);
    @Override
    public void run() {
        // 檢查任務
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 檢查完畢！");
        } 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);
        // 檢查
        latch.await();

        System.out.println();
        System.out.println("點火，發射！");
        // 關閉線程池
        executor.shutdown();
    }
}

執行CountDownLatch的效果是：

二、Semaphore

Semaphore的功能如果用圖來表示的話，就會是這樣的：

Semaphore實例代碼：

/**
 * 信號量（搖號器）
 *
 * @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() + " 開始進餐");
            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執行後的效果是：

三、CyclicBarrier

CyclicBarrier的功能如果用圖來表示的話，就會是這樣的：

CyclicBarrier實例代碼：

/**
 * 柵欄
 *
 * @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() + " 已達到預定位置，等待指令...");
            // 只有最後一個線程執行後，所有的線程才能執行2
            barrier.await();
            Thread.sleep(1000);
            // 2 所有線程都會執行的動作
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 已突破第一道封鎖線");
        } 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());
        }
        // 關閉線程池
        executor.shutdown();
    }
}

CyclicBarrier執行後的效果是：

四、Exchanger

Exchanger的功能如果用圖來表示的話，就會是這樣的：

Exchanger實例代碼：

/**
 * 交換機
 *
 * @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() + " 用對象 " + previous + " 換對象 " + 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執行後的效果是：

把這四種同步器掌握好（包括它們的組合使用），幾乎可以解決90%以上的使用多線程的場景問題，再也不用擔心不會多線程了。

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