本系列主要深入解析Java并发框架的内容,这是第六部分的内容,分析java并发中常用的并发控制工具类,尤其是常用的Condition
,CyclicBarrier
,CountDownLatch
工具。并且简单分析了这些并发工具类背后的关键AQS
技术。
什么是控制并发流程
控制线程执行的顺序,实现线程之间的相互配合。
常见的并发控制工具类
CountDownLatch
倒数门闩,达到一定的数量才可以执行。在倒数结束之前,线程都在等待。
构造方法:
CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(5);
参数表示几个倒计时量。实例方法:
.await()
:调用这个方法的线程会被挂起,直到count值为0。可以在主线程使用,等待子线程完成。.countDown()
:将count值减1,直到为0,等待的线程被唤醒。
典型用法:
- 一个线程等待多个线程都执行完毕,在继续自己的工作。 如,主线程等子线程都完成预处理。
- 多个线程等待一个线程的信号,同时开始执行。 如,模拟压测,同时给服务器压力。只有一个信号,提前初始完毕全部的子线程,利用
await()
方法全部等待,直到主线程发令。
注意点: 这个类是不可以重用的,无法重置。
Semaphore
信号量用来限制和管理数量有限的资源的使用。证书的数量有限,类似于令牌。可以现实流量。
构造:
Semaphore semaphore = new Semaphore(3, true);
使用流程
- 初始化信号量,给定指定数量的信号量,是否公平策略,一般设置为公平。
- 在需要被限制的代码前调用实例方法
acquire()
或者acquireUniterruptibly()
或者tryAcquire()
会返回一个布尔值 。看看有无信号量,如果获取不到,线程会等待。(acquire()
方法没有参数时默认一个,但是也可以传入参数实现多个信号量的要求。) - 调用完成之后,调用实例方法
release()
方法释放。一定要归还
信号量不一定要线程A获取,线程A释放
Condition
多了一些线程阻塞的条件,原来的wait()只有一个条件,现在可以设计多个。
- 构造: 这个略有不同。
1 | ReentrantLock lock = new ReentrantLock(); |
实例方法:
condition.await()
线程被阻塞,condition.signalAll()
唤醒全部正在等待的线程,signal()
具有公平性,唤起等待时间最长的那个线程。编写生产者消费者模式:
1 | import java.util.PriorityQueue; |
CyclicBarrier
将大量线程相互配合,汇合之后再继续执行,
构造:传入的参数是需要等待的对象和Runnable接口,可以在完成集和之后进行一些操作。
1
2
3
4
5
6CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(5, new Runnable() {
public void run() {
System.out.println("集合");
}
});实例方法:
cyclicBarrier.await()
方法让先完成的线程等待。只要等待的个数达到规定的数量,就继续执行。需要注意的话,这个方法是可以重用的,也就是只要等待满足5个就可以继续执行。与countdownlatch的不同:本工具针对线程,count针对的是事件,只要是某个事件发生了就可以。 并且本工具有功能。
AQS(AbstractQueueSynchronizer)
其实被广泛的应用,ReentrantLock和Semaphore,CountDownLatch等都继承了AQS类。实现了包括,同步状态的原子性管理,线程的阻塞和接触阻塞,队列的管理等。可以认为是一个构造工具类的工具类。
三大核心部分之state
state的具体含义在不同的实现类中不同,比如在Semaphore
中,表示剩余的许可证数量,在CountDownLatch
中表示还需要倒数的数量。ReentrantLock
中表示了锁的可重入数量,为0表示当前锁是释放的。
是用volatile
修饰的,会被并发的修改,因此需要保证线程安全。
三大核心部分之FIFO队列
用于存放等待的线程,维护一个等待的线程队列,把所有线程都挂起并放在这个队列里。双向链表的结构
三大核心部分之获取/释放
- 获取方法:获取操作时依赖state变量的, 经常会阻塞。都会用到CAS
- 释放方法:不会阻塞线程,操作state。也会用到CAS