java多线程学习

Wesley13
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    Java1.5提供了一个非常高效实用的多线程包:java.util.concurrent, 提供了大量高级工具,可以帮助开发者编写高效、易维护、结构清晰的Java多线程程序。从这篇blog起,我将跟大家一起共同学习这些新的Java多线程构件

1. CountDownLatch
    我们先来学习一下JDK1.5 API中关于这个类的详细介绍:
“一个同步辅助类,在完成一组正在其他线程中执行的操作之前,它允许一个或多个线程一直等待。 用给定的计数 初始化 CountDownLatch。由于调用了 countDown() 方法,所以在当前计数到达零之前,await 方法会一直受阻塞。之后,会释放所有等待的线程,await 的所有后续调用都将立即返回。这种现象只出现一次——计数无法被重置。如果需要重置计数,请考虑使用 CyclicBarrier。”

    这就是说,CountDownLatch可以用来管理一组相关的线程执行,只需在主线程中调用CountDownLatch 的await方法(一直阻塞),让各个线程调用countDown方法。当所有的线程都只需完countDown了,await也顺利返回,不再阻塞了。在这样情况下尤其适用:将一个任务分成若干线程执行,等到所有线程执行完,再进行汇总处理。

    下面我举一个非常简单的例子。 假设我们要打印1-100,最后再输出“Ok“。1-100的打印顺序不要求统一,只需保证“Ok“是在最后出现即可。

    解决方案:我们定义一个CountDownLatch,然后开10个线程分别打印(n-1)*10+1至(n-1)*10+10。主线程中调用await方法等待所有线程的执行完毕,每个线程执行完毕后都调用countDown方法。最后再await返回后打印“Ok”。

具体代码如下(本代码参考了JDK示例代码):

import java.util.concurrent.CountDownLatch;
/**
 * 示例:CountDownLatch的使用举例
 * Mail: ken@iamcoding.com
 * @author janeky
 */
public class TestCountDownLatch {
    private static final int N = 10;

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        CountDownLatch doneSignal = new CountDownLatch(N);
        CountDownLatch startSignal = new CountDownLatch(1);//开始执行信号

        for (int i = 1; i <= N; i++) {
            new Thread(new Worker(i, doneSignal, startSignal)).start();//线程启动了
        }
        System.out.println("begin------------");
        startSignal.countDown();//开始执行啦
        doneSignal.await();//等待所有的线程执行完毕
        System.out.println("Ok");

    }

    static class Worker implements Runnable {
        private final CountDownLatch doneSignal;
        private final CountDownLatch startSignal;
        private int beginIndex;

        Worker(int beginIndex, CountDownLatch doneSignal,
                CountDownLatch startSignal) {
            this.startSignal = startSignal;
            this.beginIndex = beginIndex;
            this.doneSignal = doneSignal;
        }

        public void run() {
            try {
                startSignal.await(); //等待开始执行信号的发布
                beginIndex = (beginIndex - 1) * 10 + 1;
                for (int i = beginIndex; i <= beginIndex + 10; i++) {
                    System.out.println(i);
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                doneSignal.countDown();
            }
        }
    }
}

    总结:CounDownLatch对于管理一组相关线程非常有用。上述示例代码中就形象地描述了两种使用情况。第一种是计算器为1,代表了两种状态,开关。第二种是计数器为N,代表等待N个操作完成。今后我们在编写多线程程序时,可以使用这个构件来管理一组独立线程的执行。

2. CyclicBarrier
    我们先来学习一下JDK1.5 API中关于这个类的详细介绍:
    “一个同步辅助类,它允许一组线程互相等待,直到到达某个公共屏障点 (common barrier point)。在涉及一组固定大小的线程的程序中,这些线程必须不时地互相等待,此时 CyclicBarrier 很有用。因为该 barrier 在释放等待线程后可以重用,所以称它为循环 的 barrier。
    CyclicBarrier 支持一个可选的 Runnable 命令,在一组线程中的最后一个线程到达之后(但在释放所有线程之前),该命令只在每个屏障点运行一次。若在继续所有参与线程之前更新共享状态,此屏障操作 很有用。

    我们在学习CountDownLatch的时候就提到了CyclicBarrier。两者究竟有什么联系呢?引用[JCIP]中的描述“The key difference is that with a barrier, all the threads must come together at a barrier point at the same time in order to proceed. Latches are for waiting for events; barriers are for waiting for other threads。CyclicBarrier等待所有的线程一起完成后再执行某个动作。这个功能CountDownLatch也同样可以实现。但是CountDownLatch更多时候是在等待某个事件的发生。在CyclicBarrier中,所有的线程调用await方法,等待其他线程都执行完。

    举一个很简单的例子, 今天晚上我们哥们4个去Happy。就互相通知了一下:晚上八点准时到xx酒吧门前集合,不见不散!。有个哥们住的近,早早就到了。有的事务繁忙,刚好踩点到了。无论怎样,先来的都不能独自行动,只能等待所有人

代码如下(参考了网上给的一些教程)

import java.util.Random;
import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class TestCyclicBarrier {

    public static void main(String[] args) {
    
        ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();     
        final Random random=new Random();
        
        final CyclicBarrier barrier=new CyclicBarrier(4,new Runnable(){
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("大家都到齐了,开始happy去");
            }});
        
        for(int i=0;i<4;i++){
            exec.execute(new Runnable(){
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        Thread.sleep(random.nextInt(1000));
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"到了,其他哥们呢");
                    try {
                        barrier.await();//等待其他哥们
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    } catch (BrokenBarrierException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }});
        }
        exec.shutdown();
    }

}

    关于await方法要特别注意一下,它有可能在阻塞的过程中由于某些原因被中断

    总结:CyclicBarrier就是一个栅栏,等待所有线程到达后再执行相关的操作。barrier 在释放等待线程后可以重用。

更多的Java编程资料,欢迎访问我的blog: http://janeky.iteye.com,希望能够与你有更多的交流

未完待续

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