如何深入理解Java多线程与并发框中的并发辅助工具类

如何深入理解Java多线程与并发框中的并发辅助工具类，相信很多没有经验的人对此束手无策，为此本文总结了问题出现的原因和解决方法，通过这篇文章希望你能解决这个问题。

一、Exchanger 交换器（两线程间的通信）

使用场景：用于 有且仅有两个线程 间的 数据传输，就就是线程间的 通信 。它是 生产者/消费者 d的 wait() / notify() 的最佳替代工具。 核心原理：方法 exchange()阻塞特性：此方法被调用后等待其他线程来取数据，如果没有其他线程取得数据，则一直 阻塞。

示例：交替打印奇偶数：

public class Print {
    public static void main(String[] args) {
    // 交换器
    Exchanger<Integer> exchanger = new Exchanger<>();
    // 起始打印数值
    Integer startNumber = 1;
    // 终止的数值
    Integer endNumber= 100;
    // 线程1
    Thread t1 = new Thread(new Thread1(exchanger, startNumber, endNumber));
    Thread t2 = new Thread(new Thread2(exchanger, startNumber, endNumber));
    // 设置线程名称
    t1.setName("thread-no-1");
    t2.setName("thread-no-2");
    // 启动线程
    t1.start();
    t2.start();
}
}
/**
 * 打印奇数的线程
 */
class Thread1 implements Runnable {
private Exchanger<Integer> exchanger;
/** 被打印的数 */
private Integer number;
private final Integer endNumber;
public Thread1(Exchanger<Integer> exchanger, Integer startNumber, Integer endNumber) {
    this.exchanger = exchanger;
    this.number = startNumber;
    this.endNumber = endNumber;
}
@Override
    public void run() {
    while (number <= endNumber) {
        if (number % 2 == 1) {
            System.out.println("线程：" + Thread.currentThread().getName() + " : " + number);
        }
        try {
            exchanger.exchange(number++);
        }
        catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
}
/**
 * 打印偶数的线程
 */
class Thread2 implements Runnable {
private Exchanger<Integer> exchanger;
/** 被打印的数 */
private Integer number;
private final Integer endNumber;
public Thread2(Exchanger<Integer> exchanger, Integer startNumber, Integer endNumber) {
    this.exchanger = exchanger;
    this.number = startNumber;
    this.endNumber = endNumber;
}
@Override
    public void run() {
    while (number <= endNumber) {
        if (number % 2 == 0) {
            System.out.println("线程：" + Thread.currentThread().getName() + " : " + number);
        }
        try {
            exchanger.exchange(number++);
        }
        catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
}

二、Semaphore 信号灯

核心原理： 通过发放设置最大 许可数，来限制线程的并发数。 默认是 非公平锁，效率高。

public Semaphore(int permits) {
    sync = new NonfairSync(permits);
}
Semaphore semaphore = new Semaphore(5);
try {
    semaphore.acquire();
    // 获取许可
    // 逻辑
}
catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
}
finally {
    semaphore.release();
    // 释放许可
}

三、CountDownLatch 倒计时闩（锁）

核心原理：线程以 组团 的方式进行任务。 count 作为 stat 状态。await() 方式将 阻塞当前线程，直到 count 为 0。

CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(5);
countDownLatch.countDown();
// count - 1
// 预处理
try {
    countDownLatch.await();
    // 阻塞当前线程
    // 大家一起处理的时候，我才处理
}
catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
}

Sync同步器

private static final class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
    private static final long serialVersionUID = 4982264981922014374L;
    Sync(int count) {
        setState(count);
    }
    int getCount() {
        return getState();
    }
    protected int tryAcquireShared(int acquires) {
        return (getState() == 0) ? 1 : -1;
    }
    protected Boolean tryReleaseShared(int releases) {
        // 递减 count; 转换为零时发出信号
        for (;;) {
            int c = getState();
            if (c == 0)
                            return false;
            int nextc = c-1;
            if (compareAndSetState(c, nextc))
                            return nextc == 0;
        }
    }
}

四、CyclicBarrier 循环栅栏（循环锁）

核心原理： 基于 ReentrantLock 和 Condition。 CyclicBarrier 不仅具有 CountDownLatch 的功能，还有实现屏障等待的功能，也就是阶段性同步。

CyclicBarrier与CountDownLatch比较

• CountDownLatch:一个线程(或者多个)，等待另外N个线程完成某个事情之后才能执行；CyclicBarrier:N个线程相互等待，任何一个线程完成之前，所有的线程都必须等待。

• CountDownLatch:一次性的；CyclicBarrier:可以重复使用。

• CountDownLatch基于AQS；CyclicBarrier基于锁和Condition。本质上都是依赖于volatile和CAS实现的。

看完上述内容，你们掌握如何深入理解Java多线程与并发框中的并发辅助工具类的方法了吗？如果还想学到更多技能或想了解更多相关内容，欢迎关注亿速云行业资讯频道，感谢各位的阅读！