Java并发编程总结（一）

摘要: 本文将总结性的介绍Java并发编程核心方法和框架

首先纠正众多朋友的一个错误，线程同步机制并不是只有synchronized关键字才能实现。还可以有Semaphore、Lock及其实现类ReentrantLock

多线程中线程的同步概念其实是排着队去执行一个任务，执行任务时一个一个执行，并不能并行执行，这样的有点是有助于程序逻辑的正确性，不会出现非线程安全安全问题，保证软件系统功能上的运行稳定性。

1、Semaphore，此类的主要作用是限制线程并发的数量，如果不限制线程并发数量，则CPU的资源就很快耗尽，每个线程执行任务是相当缓慢的，因为CPU要把时间片分配给不同的线程对象，而且上下文切换也要耗费时间，最终造成系统运行效率大幅减低，所以限制线程并发很有必要。Semaphore类发放许可的计算方式是减法操作。构造参数permits是许可的意思，代表同一时间内，最多允许多少个线程同时执行acquire()和release()之间的代码。无参数方法acquire()的作用是使用1个许可，是减法操作。Semaphore类的方法示意图



2、Exchanger，类Exchanger作用是可以使两个线程之间传输数据。比wait/notify要更加方便。Exchanger类的作用与结构相当简单，主要学习就是exchange()方法。类Exchanger中的exchange()方法具有阻塞的特色，也就是此方法别调用后等待其他线程来取得数据，如果没有其他线程取得数据，则一直阻塞等待。



3、CountDownLatch，同步功能辅助类，使用效果是给定一个计数，当使用这个CountDownLatch类的线程判断计数不为0时，则呈await()和countDown()方法来进行。实现等待与继续运行的效果分别需要使用await()和countDown()方法来执行。调用await()方法时判断计数是否为0，如果不为0，则呈等待状态，其他线程调用countDown()方法将计数减1，当计数减到0时，呈等待的线程继续运行。getCount()是获取当前的计数个数。。要说明的是，计数无法被重置，如果需要重置计数，请考虑使用CyclicBarrier类。

4、CyclicBarrier不仅有CountDownLatch所具有的功能，还可以实现屏障等待的功能，也就是阶段性同步，它在使用上的意义在于可以循环实现线程要一起做任务的目标，不是像CountDownLatch一样，仅仅支持一次线程与同步点阻塞的特性。它允许一组线程相互等待，直到达到某个公共屏障点，这些线程必须实时相互等待。方法reset()的作用是重置屏障。

代码示例

[code=language-java]package org.jf.biz;

import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;

public class CyclicBarrierTest {
/**
* 创建内部类，实现线程
* */
class MyThread extends Thread{
private CyclicBarrier cbRef;

public MyThread(CyclicBarrier cbRef) {
super();
this.cbRef = cbRef;
}

@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep((int) Math.random() * 1000);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "到了，到达时间：" +System.currentTimeMillis());
cbRef.await();
} catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}

}
public static void main(String[] args) {
// TODO 这段代码的作用是设置最大为5个的parties同行者，
//也就是说5个线程都执行了cbRef对象的await()方法后程序才继续向下进行
CyclicBarrier cbRef = new CyclicBarrier(5, new Runnable() {

@Override
public void run() {
// TODO Auto-generated method stub
System.out.println("全都到齐了，进行下一步动作");
}
});
CyclicBarrierTest.MyThread[] threadArray = new MyThread[5];
for (int i = 0; i < threadArray.length; i++) {
CyclicBarrierTest test = new CyclicBarrierTest();
CyclicBarrierTest.MyThread thread = test.new MyThread(cbRef);
threadArray[i] = thread;
}
for (MyThread myThread : threadArray) {
myThread.start();
}
}

}

5、Phaser类，CyclicBarrier类本身还有一些缺陷，比如不可动态添加parties计数，调用一次await()方法仅仅占用1个parties计数，所以在JDK7中新增了一个名为Phaser的类来解决这样的问题。Phaser类提供了动态增加parties计数，这点比CyclicBarrier类操作parties更加方便，通过若干个方法来控制多个线程之间同步运行的效果，还可以实现针对某一个线程取消同步运行的效果，而且支持在指定屏障处等待，在等待时还支持中断和非中断等功能。使用Java并发类对线程进行分组同步控制时，Phaser比CyclicBarrier类功能更加强大。Phaser类的方法示意图如下：