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Java多線程下的其他組件之CyclicBarrier、Callable、Future和FutureTask詳解

 更新時間:2020年07月31日 14:30:25   作者:五月的倉頡  
這篇文章主要介紹了Java多線程下的其他組件之CyclicBarrier、Callable、Future和FutureTask詳解,文中通過示例代碼介紹的非常詳細(xì),對大家的學(xué)習(xí)或者工作具有一定的參考學(xué)習(xí)價值,需要的朋友們下面隨著小編來一起學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)吧

CyclicBarrier

       接著講多線程下的其他組件,第一個要講的就是CyclicBarrier。CyclicBarrier從字面理解是指循環(huán)屏障,它可以協(xié)同多個線程,讓多個線程在這個屏障前等待,直到所有線程都達(dá)到了這個屏障時,再一起繼續(xù)執(zhí)行后面的動作??匆幌翪yclicBarrier的使用實例:

public static class CyclicBarrierThread extends Thread
{
  private CyclicBarrier cb;
  private int sleepSecond;
    
  public CyclicBarrierThread(CyclicBarrier cb, int sleepSecond)
  {
    this.cb = cb;
    this.sleepSecond = sleepSecond;
  }
    
  public void run()
  {
    try
    {
      System.out.println(this.getName() + "運(yùn)行了");
      Thread.sleep(sleepSecond * 1000);
      System.out.println(this.getName() + "準(zhǔn)備等待了, 時間為" + System.currentTimeMillis());
      cb.await();
      System.out.println(this.getName() + "結(jié)束等待了, 時間為" + System.currentTimeMillis());
    }
    catch (Exception e)
    {
      e.printStackTrace();
    } 
  }
}
  
public static void main(String[] args)
{
  Runnable runnable = new Runnable()
  {
    public void run()
    {
      System.out.println("CyclicBarrier的所有線程await()結(jié)束了,我運(yùn)行了, 時間為" + System.currentTimeMillis());
    }
  };
  CyclicBarrier cb = new CyclicBarrier(3, runnable);
  CyclicBarrierThread cbt0 = new CyclicBarrierThread(cb, 3);
  CyclicBarrierThread cbt1 = new CyclicBarrierThread(cb, 6);
  CyclicBarrierThread cbt2 = new CyclicBarrierThread(cb, 9);
  cbt0.start();
  cbt1.start();
  cbt2.start();
}

看一下運(yùn)行結(jié)果:

Thread-0運(yùn)行了
Thread-2運(yùn)行了
Thread-1運(yùn)行了
Thread-0準(zhǔn)備等待了, 時間為1444650316313
Thread-1準(zhǔn)備等待了, 時間為1444650319313
Thread-2準(zhǔn)備等待了, 時間為1444650322313
CyclicBarrier的所有線程await()結(jié)束了,我運(yùn)行了, 時間為1444650322313
Thread-2結(jié)束等待了, 時間為1444650322313
Thread-0結(jié)束等待了, 時間為1444650322313
Thread-1結(jié)束等待了, 時間為1444650322313

從運(yùn)行結(jié)果看,由于是同一個CyclicBarrier,Thread-0先運(yùn)行到了await()的地方,等著;Thread-2接著運(yùn)行到了await()的地方,還等著;Thread-1最后運(yùn)行到了await()的地方,所有的線程都運(yùn)行到了await()的地方,所以三個線程以及指定的Runnable"同時"運(yùn)行后面的代碼,可以看到,await()之后,四個線程運(yùn)行的時間一模一樣,都是1444650322313。

從使用來看,可能有人覺得CyclicBarrier和CountDownLatch有點(diǎn)像,都是多個線程等待相互完成之后,再執(zhí)行后面的代碼。實際上,CountDownLatch和CyclicBarrier都是用于多個線程間的協(xié)調(diào)的,它們二者的幾個差別是:

1、CountDownLatch是在多個線程都進(jìn)行了latch.countDown()后才會觸發(fā)事件,喚醒a(bǔ)wait()在latch上的線程,而執(zhí)行countDown()的線程,執(zhí)行完countDown()后會繼續(xù)自己線程的工作;CyclicBarrier是一個柵欄,用于同步所有調(diào)用await()方法的線程,線程執(zhí)行了await()方法之后并不會執(zhí)行之后的代碼,而只有當(dāng)執(zhí)行await()方法的線程數(shù)等于指定的parties之后,這些執(zhí)行了await()方法的線程才會同時運(yùn)行

2、CountDownLatch不能循環(huán)使用,計數(shù)器減為0就減為0了,不能被重置;CyclicBarrier提供了reset()方法,支持循環(huán)使用

3、CountDownLatch當(dāng)調(diào)用countDown()方法的線程數(shù)等于指定的數(shù)量之后,可以喚起多條線程的任務(wù);CyclicBarrier當(dāng)執(zhí)行await()方法的線程等于指定的數(shù)量之后,只能喚起一個BarrierAction

注意,因為使用CyclicBarrier的線程都會阻塞在await方法上,所以在線程池中使用CyclicBarrier時要特別小心,如果線程池的線程過少,那么就會發(fā)生死鎖了

Callable、Future和FutureTask

Callable

Callable和Runnable差不多,兩者都是為那些其實例可能被另一個線程執(zhí)行的類而設(shè)計的,最主要的差別在于Runnable不會返回線程運(yùn)算結(jié)果,Callable可以(假如線程需要返回運(yùn)行結(jié)果)

Future

Future是一個接口表示異步計算的結(jié)果,它提供了檢查計算是否完成的方法,以等待計算的完成,并獲取計算的結(jié)果。Future提供了get()、cancel()、isCancel()、isDone()四種方法,表示Future有三種功能:

1、判斷任務(wù)是否完成

2、中斷任務(wù)

3、獲取任務(wù)執(zhí)行結(jié)果

FutureTask

FutureTask是Future的實現(xiàn)類,它提供了對Future的基本實現(xiàn)??墒褂肍utureTask包裝Callable或Runnable對象,因為FutureTask實現(xiàn)了Runnable,所以也可以將FutureTask提交給Executor。

使用方法

Callable、Future、FutureTask一般都是和線程池配合使用的,因為線程池ThreadPoolExecutor的父類AbstractExecutorService提供了三種submit方法:

1、public Future<?> subit(Runnable task){...}

2、public <T> Future<T> submit<Runnable task, T result>{...}

3、public <T> Future<T> submit<Callable<T> task>{...}

第2個用得不多,第1個和第3個比較有用

Callable+Future使用示例

public static class CallableThread implements Callable<String>
{
  public String call() throws Exception
  {
    System.out.println("進(jìn)入CallableThread的call()方法, 開始睡覺, 睡覺時間為" + System.currentTimeMillis());
    Thread.sleep(10000);
    return "123";
  }
}
  
public static void main(String[] args) throws Exception
{
  ExecutorService es = Executors.newCachedThreadPool();
  CallableThread ct = new CallableThread();
  Future<String> f = es.submit(ct);
  es.shutdown();
    
  Thread.sleep(5000);
  System.out.println("主線程等待5秒, 當(dāng)前時間為" + System.currentTimeMillis());
    
  String str = f.get();
  System.out.println("Future已拿到數(shù)據(jù), str = " + str + ", 當(dāng)前時間為" + System.currentTimeMillis());
}

運(yùn)行結(jié)果為:

進(jìn)入CallableThread的call()方法, 開始睡覺, 睡覺時間為1444654421368
主線程等待5秒, 當(dāng)前時間為1444654426369
Future已拿到數(shù)據(jù), str = 123, 當(dāng)前時間為1444654431369

看到任意一個利用Callable接口submit上去的任務(wù),只要有一個Future接受它,F(xiàn)uture便可以在程序任何地點(diǎn)嘗試去獲取這條線程返回出去的數(shù)據(jù),時間可以比對一下,正好10000ms,即10s

Callable+FutureTask使用示例

有興趣的可以看下源碼,其實使用Callable+Future的方式,es.submit(ct)方法返回的Future,底層實現(xiàn)new出來的是一個FutureTask。那么,我們看一下Callable+FutureTask的方式:

public static class CallableThread implements Callable<String>
{
  public String call() throws Exception
  {
    System.out.println("進(jìn)入CallableThread的call()方法, 開始睡覺, 睡覺時間為" + System.currentTimeMillis());
    Thread.sleep(10000);
    return "123";
  }
}
  
public static void main(String[] args) throws Exception
{
  ExecutorService es = Executors.newCachedThreadPool();
  CallableThread ct = new CallableThread();
  FutureTask<String> f = new FutureTask<String>(ct);
  es.submit(f);
  es.shutdown();
    
  Thread.sleep(5000);
  System.out.println("主線程等待5秒, 當(dāng)前時間為" + System.currentTimeMillis());
    
  String str = f.get();
  System.out.println("Future已拿到數(shù)據(jù), str = " + str + ", 當(dāng)前時間為" + System.currentTimeMillis());
}

看下運(yùn)行結(jié)果:

進(jìn)入CallableThread的call()方法, 開始睡覺, 睡覺時間為1444655049199
主線程等待5秒, 當(dāng)前時間為1444655054200
Future已拿到數(shù)據(jù), str = 123, 當(dāng)前時間為1444655059200

和上面的寫法運(yùn)行結(jié)果一樣,就不解釋了

使用Callable、Future和FutureTask的好處

上面演示了兩個例子,其實反映的是現(xiàn)實中一種情況,把上面的例子稍微擴(kuò)展一下就是:

有一個method()方法,方法中執(zhí)行方法A返回一個數(shù)據(jù)要10秒鐘,A方法后面的代碼一共要執(zhí)行20秒鐘,但是這20秒的代碼中有10秒的方法并不依賴方法A的執(zhí)行結(jié)果,有10秒鐘的代碼依賴方法A的執(zhí)行結(jié)果。此時若采用同步的方式,那么勢必要先等待10秒鐘,等待方法A執(zhí)行完畢,返回數(shù)據(jù),再執(zhí)行后面20秒的代碼。

不得不說這是一種低效率的做法。有了Callable、Future和FutureTask,那么:

1、先把A方法的內(nèi)容放到Callable實現(xiàn)類的call()方法中

2、method()方法中,Callable實現(xiàn)類傳入Executor的submit方法中

3、執(zhí)行后面方法中10秒不依賴方法A運(yùn)行結(jié)果的代碼

4、獲取方法A的運(yùn)行結(jié)果,執(zhí)行后面方法中10秒依賴方法A運(yùn)行結(jié)果的代碼

這樣代碼執(zhí)行效率一下子就提高了,程序不必卡在A方法處。

當(dāng)然,也可以不用Callable,采用實現(xiàn)Runnable的方式,run()方法執(zhí)行完了想個辦法給method()方法中的某個變量V賦個值就好了。但是我上一篇文章開頭就說了,之所以要用多線程組件,就是因為JDK幫我們很好地實現(xiàn)好了代碼細(xì)節(jié),讓開發(fā)者更多可以關(guān)注業(yè)務(wù)層的邏輯。如果使用Runnable的方式,那么我們自己就要考慮很多細(xì)節(jié),比如Runnable實現(xiàn)類的run()方法執(zhí)行完畢給V賦值是否線程安全、10秒后如果A方法沒有執(zhí)行完導(dǎo)致V還沒有值怎么辦,何況JDK還給用戶提供了取消任務(wù)、判斷任務(wù)是否存在等方法。既然JDK已經(jīng)幫我們考慮并實現(xiàn)這些細(xì)節(jié)了,在沒有有說服力的理由的情況下,我們?yōu)槭裁催€要自己寫run()方法的實現(xiàn)呢?

到此這篇關(guān)于Java多線程下的其他組件之CyclicBarrier、Callable、Future和FutureTask詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java多線程下的其他組件內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家!

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