线程的深入学习（二）-编程知识

前言

上一篇讲了线程池的相关知识，这篇文章主要讲解一个
1.并发工具类如CountDownLatch、CyclicBarrier等。
2.线程安全和并发集合：
3.学习如何使用Java提供的线程安全的集合类，如ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等。

并发工具类

CountDownLatch（倒计数器）：有两个常用场景
1.协调子线程结束动作，等待所有子线程运行结束。CountDownLatch允许一个或多个线程等待其他线程完成操作。
例如，我们很多人喜欢玩的王者荣耀，开黑的时候，得等所有人都上线之后，才能开打

public static void main(String[] args) throws InterruptedException
{ CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(5);
Thread 大乔 = new Thread(countDownLatch::countDown);Thread 兰陵王 = new Thread(countDownLatch::countDown);Thread 安其拉 = new Thread(countDownLatch::countDown);Thread 哪吒 = new Thread(countDownLatch::countDown);Thread 铠 = new Thread(() -> {
try {
// 稍等，上个卫生间，马上到... Thread.sleep(1500);
countDownLatch.countDown();
} catch (InterruptedException ignored) {}
});
大乔.start();
兰陵王.start();
安其拉.start();
哪吒.start();
铠.start(); countDownLatch.await();
System.out.println("所有玩家已经就位！");
}

协调线程开始动作，统一各线程开始的时机。

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(1);
Thread 大乔 = new Thread(() -> waitToFight(countDownLatch)); 
Thread 兰陵王 = new Thread(() - > waitToFight(countDownLatch));Thread 安其拉 = new Thread(() ->waitToFight(countDownLatch)); 
Thread 哪吒 = new Thread(() -> waitToFight(countDownLatch));
Thread 铠 = new Thread(() -> waitToFight(countDownLatch));
大乔.start();
兰陵王.start();
安其拉.start();
哪吒.start();
铠.start(); Thread.sleep(1000);
countDownLatch.countDown();
System.out.println("敌方还有5秒达到战场，全军出击！");
}private static void waitToFight(CountDownLatch countDownLatch) {
try {
countDownLatch.await(); // 在此等待信号再继续
System.out.println("收到，发起进攻！");
} catch (InterruptedException e)
{ e.printStackTrace();
}
}

countdownlatch核心方法：

await():等待latch降为0
boolean await(Long Time，TImeUnit unit) : 等待latch降为0，但是设置了超时时间，毕竟不能为了某人等到永久。
counDown（）：latch数量减一
getCount（）：获取当前数量

CyclicBarrier同步屏障

CyclicBarrier的字面意思是可循环使用（Cyclic）的屏障（Barrier）。它要做的事情就是让一组线程到达一个屏障（也可叫做同步点）时候被阻塞，直到最后一个线程到达屏障的时候，屏障开门，所有的被拦截的线程才会被放行。
和countdownlatch类似，都有协调多线程的结束动作。
不同：countdownlatch的使用是一次性的，无法重复利用，而cyclicBarrier可以重复利用。
最核心的方法是await：如果当前的一个线程不是第一个到达的话，它将会进入等待，直到其他线程都到达，除非发生了被中断，屏障被破除，被拆除，屏障重设等。
在这里插入图片描述

countdownlatch和cyclicBarrier区别点

countdownlatch是一次性的，而cyclicBarrier则可以设置多次的屏障，实现重复利用。
countdownlatch中的各个子线程不可以等待其他线程执行完毕，只能执行自己的任务，而CyclicBarrier可以等待其他的线程。
|CyclicBarrier| CountDownLatch|

CyclicBarrier	CountDownLatch
CyclicBarrier是可以重复利用的，其中的线程可以等待所有的线程完成任务，这是屏障会拆除，并可以选择性的做一些特定的动作	是一次性的，不同的线程在同一个计数器上工作，直到线程为0
是面向线程数的	是面向任务数的
再使用 CyclicBarrier时候，必须再构造器中指定参加的线程数，这些线程必须实现await（）方法	使用Countdownlatch必须要指定任务数，但是这些任务由那些线程完成无关紧要
CyclicBarrier可以再所有线程释放后重复使用	COuntdownlatch在计数为0后就不能再使用了
再CyclicBarrier中，如果某个线程遇到中断，超时等问题，那么处于await的线程都会出现问题	再COuntdownlatch中一个线程出现问题，不会影响其他线程。

Semaphore（信号量）

semaphore信号量是用来控制同时访问特定的资源的线程数量，通过协调各个线程，以保证合理的使用公共资源。
在这里插入图片描述

一个Semaphore的用途：它可以用于做流量控制，特别是公用资源有限的应用场景，比如数据库连接。

public class SemaphoreTest {
private static final int THREAD_COUNT = 30;
private static ExecutorService threadPool =
Executors.newFixedThreadPool(THREAD_COUNT);
private static Semaphore s = new Semaphore(10);
public static void main(String[] args) {for (int i = 0; i < THREAD_COUNT; i++){ threadPool.execute(new Runnable() {@Overridepublic void run(){ try {s.acquire();System.out.println("save data");s.release();} catch (InterruptedException e) {}}
});
public class ExchangerTest {
private static final Exchanger<String> exgr = new Exchanger<String>();
private static ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(2);
public static void main(String[] args) {threadPool.execute(new Runnable(){ @Overridepublic void run(){ try {String A = "银行流水A"; // A录入银行流水数据exgr.exchange(A);}threadPool.shutdown();
}
}在代码中，虽然有30个线程在执行，但是只允许10个并发执行。Semaphore的构造方法 Semaphore（int permits）接受一
个整型的数字，表示可用的许可证数量。 Semaphore（10） 表示允许10个线程获取许可证，也就是最大并发数是10。
Semaphore的用法也很简单，首先线程使用 Semaphore的acquire()方法获取一个许可 证，使用完之后调用release()方
法归还许可证。还可以用tryAcquire()方法尝试获取许可证。

Exchanger交换者

是一个用于线程之间协调协作的工具类，Exchanger用于线程之间的数据交换，他提供一个同步点，在这个同步点，两个线程可以交换彼此的数据。

这两个线程通过 exchange方法交换数据，如果第一个线程先执行exchange()方法，它会一直等待第二个线程也执行exchange方法，当两个线程都到达同步点时，这两个线程就可以交换数据，将本线程生产出来的数据传递给对方。
Exchanger可以用于遗传算法，遗传算法里需要选出两个人作为交配对象，这时候会交换两人的数据，并使用交叉规
则得出2个交配结果。Exchanger也可以用于校对工作，比如我们需要将纸制银行流水通过人工的方式录入成电子银行
流水，为了避免错误，采用AB岗两人进行录入，录入到Excel之后，系统需要加载这两个Excel，并对两个 Excel数据进
行校对，看看是否录入一致

public class ExchangerTest {
private static final Exchanger<String> exgr = new Exchanger<String>();
private static ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(2);
public static void main(String[] args) {
threadPool.execute(new Runnable()
{ @Override
public void run()
{ try {
String A = "银行流水A"; // A录入银行流水数据
exgr.exchange(A);
} catch (InterruptedException e) {
}
}
});
threadPool.execute(new Runnable() { @Override
public void run() { try {
String B = "银行流水B"; // B录入银行流水数据
String A = exgr.exchange("B");
System.out.println("A和B数据是否一致：" + A.equals(B) + "，A录入的是：" + A + "，B录入是：" + B);
} catch (InterruptedException e) {
}
}
});
threadPool.shutdown();
}
}