一些和AQS有关的同步组件和FutureTask的简单使用

淡淡的烟草味﹌ 2022-01-30 15:55 149阅读 0赞

## 1.CountDownLatch ##

通过维护一个计数器来完成计数等待操作。必须使得count计数器到达0或者是超时才能向下执行（await）。下边就用简单的例子来进行演示

@Slf4j
    public class CountDownLatchExample {
         
         //设置线程数200
        private static final int count = 200;
    
        public static void test(int threadNum) throws InterruptedException {
    
            Thread.sleep(100);
            log.info("{}", threadNum);
            Thread.sleep(100);
    
    
        }
    
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            ExecutorService exc = Executors.newCachedThreadPool();
             //new一个CountDownLatch并传入count：200
            CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(count);
            //循环200次，创建200个线程
            for (int i = 0; i < count; i++) {
                final int num = i;
                exc.execute(() -> {
                    try {
                        test(num);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    } finally {
                        //保证肯定会执行，在其他情况可以在某些条件下才会countdown
                        countDownLatch.countDown();
                    }
                });
            }
            //可以保证前面的执行完，对count=0进行校验，只有校验成功才会执行下一步就是打印finish
            countDownLatch.await();
            log.info("finish");
            exc.shutdown();
    
        }
    }

使用带有定时的await方法，如果超时就不管了继续执行。

/*
     * 规定任务事件，如果没按时完成就不管了
     * */
    @Slf4j
    public class CountDownLatchExample2 {
    
        private static final int conutThrad = 200;
    
        public static void test(int count) throws Exception{
             //线程中的方法，设置1s的睡眠，占用时间（可以当作一些程序的运作时间）
            Thread.sleep(1000);
            log.info("{}", count);
        }
    
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    
            ExecutorService exc = Executors.newCachedThreadPool();
            CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(conutThrad);
            for (int i = 0; i < conutThrad; i++) {
                final int count = i;
                exc.execute(() -> {
                    try {
                        test(count);
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    } finally {
                        countDownLatch.countDown();
                    }
                });
            }
            //设置1s超时，没有在1s内countdown的线程就赶不上了
            countDownLatch.await(1,TimeUnit.SECONDS);
            log.info("Finish");
            exc.shutdown();
        }
    
    }

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQyNjA1OTY4_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
超时时间设置为1100发现全部都可以执行完  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQyNjA1OTY4_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
超时时间设置为500毫秒，可以看到都执行不完就提交了  
![在这里插入图片描述][20190519230251619.png]

## 2.CyclicBarrier ##

称为同步屏障，可以做的事情就是让不同速度执行的线程在某一个同步屏障外（同步点）等待其他线程执行完，然后才能继续。听起来和CountDownLatch有点相似，其实它和CountDownLatch存在很多的不同点。先看看下边的例子。

/*
     * 使用CycliBarrier
     * */
    @Slf4j
    public class CyclicBarrierExample1 {
    
         //设置需要等待同步的线程数为5
        private static CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(5);
        //定义20个线程
        private static int threadCount = 20;
    
        public static void runAndWait(int num) throws Exception {
            Thread.sleep(100);
            //同步前
            log.info("{} is comming", num);
            //使用await，可以对计数器进行减一
            cyclicBarrier.await();
            //只有await满足条件才能执行，也就是满足到达同步点（5个线程）才能继续执行
            log.info("{} is going", num);
        }
        public static void main(String[] args) throws Exception {
    
            ExecutorService exe = Executors.newCachedThreadPool();
            for (int i = 0; i < threadCount; i++) {
                Thread.sleep(100);
                final int num = i;
                exe.execute(() -> {
                    try {
                        runAndWait(num);
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                });
            }
            exe.shutdown();
        }
    }

可以明显看到，是分段的，每到达一次同步点，就执行一次。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQyNjA1OTY4_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]  
使用带有超时await操作，超时会报异常，只有处理了异常才能继续下去。  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQyNjA1OTY4_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]  
也可以设置到达屏障并且穿过屏障时可以传入一个Runnable对象，可以在到达屏障的所有线程或程序前执行

/*
     * 使用CyclicBarrier,并传入Runable
     * */
    @Slf4j
    public class CyclicBarrierExample3 {
    
        //传入的Runnable是在到达屏障后，第一个执行
        private static CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(5, () -> {
           log.info("I Am The First Runnable Will Be Do ");
        });
    
        private static int threadCount = 20;
    
        public static void runAndWait(int num) throws Exception {
            Thread.sleep(100);
            log.info("{} is comming", num);
            cyclicBarrier.await();
            log.info("{} is going", num);
    
        }
    
        public static void main(String[] args) throws Exception {
            ExecutorService exe = Executors.newCachedThreadPool();
            for (int i = 0; i < threadCount; i++) {
                Thread.sleep(1000);
                final int num = i;
                exe.execute(() -> {
                    try {
                        runAndWait(num);
                    } catch (Exception e) {
    
                    }
                });
            }
            exe.shutdown();
        }
    
    }

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQyNjA1OTY4_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]  
可以看到CyclicBarrier比CountDownLatch强大，并且CyclicBarrier可以支持计数器重置（reset）。

*  一个或者多个线程，等待其他多个线程完成某件事情之后才能执行；

> 对于CountDownLatch来说，重点是“一个线程（多个线程）等待”，而其他的N个线程在完成“某件事情”之后，可以终止，也可以等待。

*  多个线程互相等待，直到到达同一个同步点，再继续一起执行。

> 对于CyclicBarrier，重点是多个线程，在任意一个线程没有完成，所有的线程都必须等待。

## 3.Semaphore ##

信号量，也就是标志着某个临界区资源的最大可使用量，因此可以通过信号量来给线程分配资源并进行并发控制。也可以这么说，就是在某个时间点，某个临界区资源只能被多少个线程占有，这就取决于信号量的大小。

/*
     * 信号量的使用
     * */
    @Slf4j
    public class SemaphoreExample1 {
    
        private static final int conutThrad = 30;
    
        public static void test(int count) throws InterruptedException {
            Thread.sleep(1000);
            log.info("{}", count);
        }
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    
            ExecutorService exc = Executors.newCachedThreadPool();
            final Semaphore semaphore = new Semaphore(3);//定义资源运行最大并发量为20
            for (int i = 0; i < conutThrad; i++) {
                final int count = i;
                exc.execute(() -> {
                    try {
                        semaphore.acquire();//获得一个许可,也可以获取多个许可
                        test(count);
                        semaphore.release();//释放一个许可，也可以释放多个许可
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                });
            }
            exc.shutdown();
        }
    }

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQyNjA1OTY4_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]  
当然，也有tryAcquire方法，可以采取超时舍弃，或者如果不能使用就直接舍弃。

@Slf4j
    public class SemaphoreExample2{
    
        private static final int conutThrad = 30;
    
        public static void test(int count) throws InterruptedException {
            Thread.sleep(1000);
            log.info("{}", count);
        }
    
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    
            ExecutorService exc = Executors.newCachedThreadPool();
            final Semaphore semaphore = new Semaphore(3);//定义资源运行最大并发量为20
            for (int i = 0; i < conutThrad; i++) {
                final int count = i;
                exc.execute(() -> {
                    try {
                    
                        //能获取到信号量的就可以使用，获取不到就舍弃
    //                    if (semaphore.tryAcquire()) {
    //                        test(count);
    //                        semaphore.release();//释放一个许可，也可以释放多个许可
    //                    }
    
                        //可以传入参数，设置信号量的超时时间，针对于多线程
    //                    if (semaphore.tryAcquire(5, TimeUnit.SECONDS)) {
    //                        test(count);
    //                        semaphore.release();
    //                    }
    
                        if (semaphore.tryAcquire(3,5, TimeUnit.SECONDS)) {
                            test(count);
                            semaphore.release(3);
                        }
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                });
            }
            exc.shutdown();
        }
    
    }

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQyNjA1OTY4_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]

## 4.Future和FutureTask ##

Future就是可以获得通过Callable中的Call返回的的信息，因此这也是Callable比Runable多的一个功能。可以使用future.get（）获得返回值，如果没有获取到就会一直阻塞，直到获取到才往下进行！

@Slf4j
    public class FutureExample {
         //要定义为静态内部类，实现Callable接口，当然也可以直接匿名传进submit
         static class MyCallable implements Callable {
            @Override
            public String call() throws Exception {
                log.info("Do Some Things in callable!");
                Thread.sleep(4000);
                return "Callable Things Done";
            }
        }
    
        public static void main(String[] args) throws Exception {
    
            ExecutorService exe = Executors.newCachedThreadPool();
            //使用Callable返回Future对象
            Future future = exe.submit(new MyCallable());
            log.info("do some thing in main");
            Thread.sleep(1000);
            //如果获取不到就一直阻塞
            String mes = (String) future.get();
            log.info("{}", mes);
            log.info("main done");
            exe.shutdown();
        }
    }

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQyNjA1OTY4_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]  
FutureTask使用，可以传入一个Callable，也可以传入一个Runable并且设置返回的一些信息，效果都是一样的。FutureTask是基于Future和Runnable的，因此当然也可以将FutureTask传入Thread和submit中，但是Future不能传入Thread中。

**FutureTask可用于异步获取执行结果或取消执行任务的场景**。通过传入Runnable或者Callable的任务给FutureTask，直接调用其run方法或者放入线程池执行，之后可以在外部通过FutureTask的get方法异步获取执行结果，因此\*\*，FutureTask非常适合用于耗时的计算\*\*，\*\*主线程可以在完成自己的任务后，再去获取结果。\*\*另外，FutureTask还可以确保即使调用了多次run方法，它都只会执行一次Runnable或者Callable任务，或者通过cancel取消FutureTask的执行等

@Slf4j
    public class FutureTaskExample {
    
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
    
    /*
            new Thread(new FutureTask<String>(new Callable<String>() {
                @Override
                public String call() throws Exception {
                    log.info("Do Something in Callable!");
                    Thread.sleep(5000);
                    return "All Things Done";
                }
            })).start();
    
     */
            FutureTask futureTask = new FutureTask(new Callable<String>() {
                @Override
                public String call() throws Exception {
                    log.info("Do Something in Callable!");
                    Thread.sleep(5000);
                    return "All Things Done";
                }
            });
    
    /*
            FutureTask futureTask1 = new FutureTask(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    System.out.println();
                }
            },"Sssssss");
    */
    
            new Thread(futureTask).start();
            log.info("main is doing some things");
            
            String result = (String) futureTask.get();
    
            log.info("{}", result);
            Thread.sleep(1000);
            log.info("main is done");
        }
    }

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQyNjA1OTY4_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]

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[20190519230251619.png]: /images/20220130/feba3cc161b34eb882b7be8da63a7958.png
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[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQyNjA1OTY4_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]: /images/20220130/a8a55e4cae8a43ccbeab44d4e45090ce.png
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[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQyNjA1OTY4_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]: /images/20220130/a0708ad568f848c795d8c9bd26ef9adb.png
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[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQyNjA1OTY4_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]: /images/20220130/d2cae7d9637b48188b2d675e2d73252b.png