快捷導(dǎo)航

Java中JUC包(java.util.concurrent)下的常用子類

更新時間：2022年12月20日 14:11:53 作者：Killing?Vibe

相信大家已經(jīng)對并發(fā)機(jī)制中出現(xiàn)的很多的常見知識點進(jìn)行了總結(jié),下面這篇文章主要給大家介紹了關(guān)于Java中JUC包(java.util.concurrent)下的常用子類的相關(guān)資料,文中通過圖文以及示例代碼介紹的非常詳細(xì),需要的朋友可以參考下

一、對象鎖juc.locks包

在Java中除了synchronized關(guān)鍵字可以實現(xiàn)對象鎖之外，java.util.concurrent中的Lock接口也可以實現(xiàn)對象鎖。

介紹一下這個lock鎖的簡要實現(xiàn)：

JDK1.0就有的，需要JVM借助操作系統(tǒng)提供的mutex系統(tǒng)原語實現(xiàn)
JDK1.5之后，Java語言自己實現(xiàn)的互斥鎖實現(xiàn)，不需要借助操作系統(tǒng)的monitor機(jī)制。

注：使用Lock接口需要顯式的進(jìn)行加鎖和解鎖操作。

我們可以使用Lock接口的實現(xiàn)子類ReentrantLock來進(jìn)行加鎖解鎖：

ReentrantLock 可重入互斥鎖. 和 synchronized 定位類似, 都是用來實現(xiàn)互斥效果, 保證線程安全.

ReentrantLock 的用法:

lock(): 加鎖，獲取鎖失敗的線程進(jìn)入阻塞狀態(tài)，直到其他線程釋放鎖，再次競爭，死等。
trylock(超時時間): 加鎖, 獲取鎖失敗的線程進(jìn)入阻塞態(tài)，等待一段時間，時間過了若還未獲取到鎖恢復(fù)執(zhí)行，放棄加鎖，執(zhí)行其他代碼
unlock(): 解鎖

synchronized和lock的區(qū)別：

synchronized 是Java的關(guān)鍵字, 由 JVM 實現(xiàn)，需要依賴操作系統(tǒng)提供的線程互斥原語（mutex），而Lock標(biāo)準(zhǔn)庫的類和接口，其中一個最常用的子類（ ReentrantLock ，可重入鎖），由Java本身實現(xiàn)的，不需要依賴操作系統(tǒng)。

synchronized 隱式的加鎖和解鎖，lock需要顯示進(jìn)行加鎖和解鎖

synchronized 在獲取鎖失敗的線程時，死等；lock可以使用trylock等待一段時間之后自動放棄加鎖，線程恢復(fù)執(zhí)行

synchronized 是非公平鎖, ReentrantLock 默認(rèn)是非公平鎖. 可以通過構(gòu)造方法傳入一個 true 開啟公平鎖模式.

synchronized不支持讀寫鎖，Lock子類ReentrantReadWriteLock支持讀寫鎖。

更強(qiáng)大的喚醒機(jī)制. synchronized 是通過 Object 的 wait / notify 實現(xiàn)等待-喚醒. 每次喚醒的是一個隨機(jī)等待的線程.ReentrantLock搭配 Condition 類實現(xiàn)等待-喚醒, 可以更精確控制喚醒某個指定的線程

小結(jié)：

一般場景synchronized足夠用了，需要用超時等待鎖，公平鎖，讀寫鎖再考慮使用juc.lock

如何選擇使用哪個鎖?

鎖競爭不激烈的時候, 使用 synchronized, 效率更高, 自動釋放更方便.
鎖競爭激烈的時候, 使用 ReentrantLock, 搭配 trylock 更靈活控制加鎖的行為, 而不是死等.
如果需要使用公平鎖, 使用 ReentrantLock.

二、原子類

原子類內(nèi)部用的是 CAS 實現(xiàn)，所以性能要比加鎖實現(xiàn) i++ 高很多。原子類有以下幾個：

AtomicBoolean
AtomicInteger
AtomicIntegerArray
AtomicLong
AtomicReference
AtomicStampedReference

以 AtomicInteger 舉例，常見方法有：

addAndGet(int delta);   i += delta;
decrementAndGet(); --i;
getAndDecrement(); i--;
incrementAndGet(); ++i;
getAndIncrement(); i++;

三、四個常用工具類

juc包下一共有四個常用工具類：

信號量 - Semaphore
計數(shù)器 - CountDownLatch
循環(huán)柵欄 - CyclicBarrier
兩個線程之間的交換器 - Exchanger

3.1 信號量 Semaphore

信號量Semaphore就是一個計數(shù)器，表示當(dāng)前可用資源的個數(shù)

關(guān)于信號量Semaphore有兩個核心操作：

P - 申請資源操作
V - 釋放資源操作

Semaphore 的PV加減操作都是原子性的，再多線程場景下可以直接使用

public static void main(String[] args) {
        // 在構(gòu)造參數(shù)傳入可用資源的個數(shù)
        // 可用資源為6個
        Semaphore semaphore = new Semaphore(6);
        Runnable runnable = new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "準(zhǔn)備申請資源");
                    // P操作,每次申請兩個資源
                    semaphore.acquire(2);
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "獲取資源成功");
                    Thread.sleep(1000);
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "釋放資源");
                    // V操作，默認(rèn)釋放一個占有的資源
                    semaphore.release(2);
                }catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        };
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            Thread t = new Thread(runnable,String.valueOf(i + 1));
            t.start();
        }
    }

3.2 CountDownLatch

有點類似于大號的join方法

調(diào)用await方法的線程需要等待其他線程將計數(shù)器減為0才能繼續(xù)恢復(fù)執(zhí)行。

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // 等待線程需要等待的線程數(shù)，必須等這10個子線程全部執(zhí)行完畢再恢復(fù)執(zhí)行
        CountDownLatch latch = new CountDownLatch(10);
        Runnable runnable = new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    Thread.sleep(new Random().nextInt(1000));
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "到達(dá)終點");
                    // 計數(shù)器 - 1
                    latch.countDown();
                }catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        };
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            Thread t = new Thread(runnable,"運(yùn)動員" + i + 1);
            t.start();
        }
        // main線程就是裁判線程，需要等待所有運(yùn)動員到底終點再恢復(fù)執(zhí)行
        // 直到所有線程調(diào)用countdown方法將計數(shù)器減為0繼續(xù)執(zhí)行
        latch.await();
        System.out.println("比賽結(jié)束~最終獲勝的是鵬哥，有請冠軍給大家高歌一首~");
    }