java并發(fā)編程之同步器代碼示例
同步器是一些使線程能夠等待另一個(gè)線程的對(duì)象,允許它們協(xié)調(diào)動(dòng)作。最常用的同步器是CountDownLatch和Semaphore,不常用的是Barrier和Exchanger
隊(duì)列同步器AbstractQueuedSynchronizer是用來構(gòu)建鎖或者其他同步組件的基礎(chǔ)框架,它內(nèi)部使用了一個(gè)volatiole修飾的int類型的成員變量state來表示同步狀態(tài),通過內(nèi)置的FIFO隊(duì)列來完成資源獲取線程的排隊(duì)工作。
同步器的主要使用方式是繼承,子類通過繼承同步器并實(shí)現(xiàn)它的抽象方法來管理同步狀態(tài),在抽象方法的實(shí)現(xiàn)過程中免不了要對(duì)同步狀態(tài)進(jìn)行修改,這時(shí)就需要使用同步器來提供的3個(gè)方法(getState()、setState(intnewState)/和compareAndSetState(intexpect,intupdate))來進(jìn)行操作,因?yàn)樗麄兡軌虮WC狀態(tài)的改變是安全的。子類推薦被定義為自定義同步組件的靜態(tài)內(nèi)部類,同步器自身沒有實(shí)現(xiàn)任何同步接口,它僅僅是定義了若干同步狀態(tài)獲取個(gè)釋放的方法來供自定義同步組件使用,同步器既可以獨(dú)占式的獲取同步狀態(tài),也可以支持共享式的獲取同步狀態(tài),這樣就可以方便實(shí)現(xiàn)不同類型的同步組件(ReentrantLock、ReadWriteLock、和CountDownLatch等)。
同步器是實(shí)現(xiàn)鎖的關(guān)鍵,在鎖的實(shí)現(xiàn)中聚合同步器,利用同步器實(shí)現(xiàn)鎖的語義。他們二者直接的關(guān)系就是:鎖是面向使用者的,它定義了使用者與鎖交互的接口,隱藏了實(shí)現(xiàn)的細(xì)節(jié);同步器則是面向鎖的實(shí)現(xiàn)者,它簡(jiǎn)化了鎖的實(shí)現(xiàn)方式,屏蔽了同步狀態(tài)管理、線程的排隊(duì)、等待與喚醒等底層操作。鎖和同步器很好的隔離了使用者與實(shí)現(xiàn)者所需關(guān)注的領(lǐng)域。
同步器的設(shè)計(jì)是基于模版方法模式實(shí)現(xiàn)的,使用者需要繼承同步器并重寫這頂?shù)姆椒?,隨后將同步器組合在自定義同步組件的實(shí)現(xiàn)中,并調(diào)用同步器提供的模版方法,而這些模版方法將會(huì)調(diào)用使用者重寫的方法。
同步器提供的模版方法基本上分為3類:獨(dú)占式獲取鎖與釋放同步狀態(tài)、共享式獲取與釋放同步狀態(tài)和查詢同步隊(duì)列中的等待線程情況。自定義同步組件將使用同步器提供的模版方法來實(shí)現(xiàn)自己的同步語義。倒計(jì)數(shù)器鎖存器是一次性障礙,允許一個(gè)或者多個(gè)線程等待一個(gè)或者多個(gè)其它線程來做某些事情。CountDownLatch的唯一構(gòu)造器帶一個(gè)int類型的參數(shù),這個(gè)int參數(shù)是指允許所有在等待線程被處理之前,必須在鎖存器上調(diào)用countDown方法的次數(shù)。
EG:
package hb.java.thread;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
/**
*
* @author hb
* CountDownLatch最重要的方法是countDown()和await(),前者主要是倒數(shù)一次,后者是等待倒數(shù)到0,如果沒有到達(dá)0
* ,就只有阻塞等待了。 *JAVA同步器之
* CountDownLatch(不能循環(huán)使用,如果需要循環(huán)使用可以考慮使用CyclicBarrier) 兩種比較常規(guī)用法: 1:new
* CountDownLatch(1);所有的線程在開始工作前需要做一些準(zhǔn)備工作,當(dāng)所有的線程都準(zhǔn)備到位后再統(tǒng)一執(zhí)行時(shí)有用 2:new
* CountDownLatch(THREAD_COUNT);當(dāng)所有的線程都執(zhí)行完畢后,等待這些線程的其他線程才開始繼續(xù)執(zhí)行時(shí)有用
*/
public class CountDownLatchTest {
private static final int THREAD_COUNT = 10;
// 在調(diào)用startSingal.countDown()之前調(diào)用了startSingal.await()的線程一律等待,直到startSingal.countDown()的調(diào)用
private static final CountDownLatch startSingal = new CountDownLatch(1);
// 在finishedSingal的初始化記數(shù)量通過調(diào)用finishedSingal.countDown()減少為0時(shí)調(diào)用了finishedSingal.await()的線程一直阻塞
private static final CountDownLatch finishedSingal = new CountDownLatch(
THREAD_COUNT);
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
for (int i = 0; i < THREAD_COUNT; i++) {
new Thread("Task " + i) {
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ " prepared!!");
try {
startSingal.await();
}
catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ " finished!!");
finishedSingal.countDown();
}
;
}
.start();
}
Thread.sleep(1000);
startSingal.countDown();
// 所有的線程被喚醒,同時(shí)開始工作.countDown 方法的線程等到計(jì)數(shù)到達(dá)零時(shí)才繼續(xù)
finishedSingal.await();
// 等待所有的線程完成!!
System.out.println("All task are finished!!");
}
}
package hb.java.thread;
import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
/**
*
* JAVA同步器之Barrier(能夠循環(huán)使用,當(dāng)計(jì)數(shù)器增加到Barrier的初始化計(jì)數(shù)器之后馬上會(huì)被置為0為下一次循環(huán)使用做準(zhǔn)備)
* Barrier能夠?yàn)橹付ǖ囊粋€(gè)或多個(gè)(一般為多個(gè))線程設(shè)置一道屏障,只有當(dāng)所有的線程都到達(dá)該屏障后才能一起沖過該屏障繼續(xù)其他任務(wù) 一般可以new
* CyclicBarrier(ThreadCount)來進(jìn)行初始化,也可以new
* CyclicBarrier(ThreadCount,RunableAction)當(dāng)初始化數(shù)量的線程都調(diào)用
* 了await()方法后觸發(fā)RunableAction線程,也可以通過初始化一個(gè)new
* CyclicBarrier(ThreadCount+1)的Barrier在前置線程未執(zhí)行完成時(shí)一直阻塞一個(gè)或多個(gè)
* 后續(xù)線程,這一點(diǎn)類似于CountDownLatch
*/
public class BarrierTest {
private static final int THREAD_COUNT = 10;
private static final CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(
THREAD_COUNT + 1, new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("All task are prepared or finished!!");
}
}
);
public static void main(String[] args) throws InterruptedException,
BrokenBarrierException {
for (int i = 0; i < THREAD_COUNT; i++) {
new Thread("Task " + i) {
public void run() {
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ " prepared!!");
barrier.await();
}
catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
catch (BrokenBarrierException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
// do something
System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ " finished!!");
}
;
}
.start();
}
barrier.await();
// --------------開始準(zhǔn)備循環(huán)使用--------------
for (int i = 0; i < THREAD_COUNT; i++) {
new Thread("Task " + i) {
public void run() {
// do something
System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ " finished!!");
try {
barrier.await();
}
catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
catch (BrokenBarrierException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
;
}
.start();
}
barrier.await();
}
}
package hb.java.thread;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.Exchanger;
public class ExchangerTest {
final static Exchanger<List<String>> exchanger = new Exchanger<List<String>>();
public static void main(String[] args) {
new Producer("Producer", exchanger).start();
new Consumer("Consumer", exchanger).start();
}
static class Producer extends Thread {
private Exchanger<List<String>> exchanger;
/**
*
*/
public Producer(String threadName, Exchanger<List<String>> exchanger) {
super(threadName);
this.exchanger = exchanger;
}
/*
* (non-Javadoc)
*
* @see java.lang.Thread#run()
*/
@Override
public void run() {
List<String> products = new ArrayList<String>();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
products.add("product " + i);
}
try {
List<String> results = exchanger.exchange(products);
System.out.println("get results from consumer");
for (String s : results) {
System.out.println(s);
}
}
catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
static class Consumer extends Thread {
private Exchanger<List<String>> exchanger;
/**
*
*/
public Consumer(String threadName, Exchanger<List<String>> exchanger) {
super(threadName);
this.exchanger = exchanger;
}
/*
* (non-Javadoc)
*
* @see java.lang.Thread#run()
*/
@Override
public void run() {
List<String> products = new ArrayList<String>();
for (int i = 0; i < 10; i++) {
products.add("consumed " + i);
}
try {
List<String> results = exchanger.exchange(products);
System.out.println("got products from produces");
for (String s : results) {
System.out.println(s);
}
}
catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
}
總結(jié)
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