多線程如何解決for循環(huán)效率的問(wèn)題
多線程解決for循環(huán)效率問(wèn)題
在for里面，如果執(zhí)行一次for里面的內(nèi)容所需時(shí)間比較長(zhǎng)，可以使用線程池來(lái)提高for循環(huán)的效率
public class TreadFor {
private static final int loopNum = 1*10;
public static void main(String args[]) throws InterruptedException {
TreadFor TestThreadPool = new TreadFor();
long bt = System.currentTimeMillis();
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("0");
list.add("1");
list.add("2");
list.add("3");
list.add("4");
list.add("5");
list.add("6");
list.add("7");
list.add("8");
list.add("9");
TestThreadPool.m1(list);
long et2 = System.currentTimeMillis();
System.out.println("[1]耗時(shí):"+(et2 - bt)+ "ms");
Thread thread = new Thread();
long at = System.currentTimeMillis();
TestThreadPool.m2();
long et3 = System.currentTimeMillis();
System.out.println("[2]耗時(shí):"+(et3 - at)+ "ms");
}
public void m1( List<String> list) {
ExecutorService pool = Executors.newCachedThreadPool();
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
String str = list.get(i);
System.out.println(list.get(i));
Runnable run = new Runnable() {
public void run() {
try {
new Thread().sleep(1000);
//模擬耗時(shí)操作
System.out.println("[1]" + Thread.currentThread().getName()+"----"+str);
} catch (Exception e) {
}
}
};
pool.execute(run);
}
System.out.println("[1] done!");
pool.shutdown();
}
public void m2() {
AtomicInteger connectionIds = new AtomicInteger(0);
for (int index = 0; index < loopNum; index++) {
try {
new Thread().sleep(1000); //模擬耗時(shí)操作
System.out.println("[2]" + Thread.currentThread().getName());
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("[2] done!");
}
}
其中遍歷list，給方法傳參，參數(shù)最終也可以進(jìn)入的線程里；
運(yùn)行結(jié)果：
由打印結(jié)果可知：m1方法是用到了多線程的，多線程此時(shí)被線程池管理；而m2方法始終是main主線程執(zhí)行的。
采用先把要執(zhí)行的“耗時(shí)”內(nèi)容放到一個(gè)線程的執(zhí)行主體(run方法)里面，再用線程池執(zhí)行該線程，可大大減少for循環(huán)的耗時(shí)。
但這種情況不適合for次數(shù)較大的情形，因?yàn)槊垦h(huán)一次，就開(kāi)辟一個(gè)線程，開(kāi)銷(xiāo)較大。
注意這種不叫高并發(fā)，只是相當(dāng)于原來(lái)由一個(gè)工人干的活現(xiàn)在由多個(gè)工人協(xié)作完成一樣。
Java 多個(gè)線程交替循環(huán)執(zhí)行
有些時(shí)候面試官經(jīng)常會(huì)問(wèn)，兩個(gè)線程怎么交替執(zhí)行呀，如果是三個(gè)線程，又怎么交替執(zhí)行呀，這種問(wèn)題一般人還真不一定能回答上來(lái)。多線程這塊如果理解的不好，學(xué)起來(lái)是很吃力的，更別說(shuō)面試了。
下面我們就來(lái)剖析一下怎么實(shí)現(xiàn)多個(gè)線程順序輸出。
兩個(gè)線程循環(huán)交替打印
//首先我們來(lái)看一種比較簡(jiǎn)單的方式
public class ThreadCq {
public static void main(String[] args) {
Stack<Integer> stack = new Stack<>();
for(int i=1;i<100;i++) {
stack.add(i);
}
Draw draw = new Draw(stack);
new Thread(draw).start();
new Thread(draw).start();
}
}
class Draw implements Runnable{
private Stack<Integer> stack;
public Draw(Stack<Integer> stack) {
this.stack = stack;
}
@Override
public void run() {
while(!stack.isEmpty()) {
synchronized (this) {
notify();
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"---"+stack.pop());
try {
wait();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
}
這種方式是用Condition對(duì)象來(lái)完成的：
public class ThreadCq3 {
//聲明一個(gè)鎖
static ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
public static void main(String[] args) {
//創(chuàng)建兩個(gè)Condition對(duì)象
Condition c1 = lock.newCondition();
Condition c2 = lock.newCondition();
Stack<Integer> stack = new Stack<>();
for (int i = 0; i <= 100; i++) {
stack.add(i);
}
new Thread(() -> {
try {
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e1) {
e1.printStackTrace();
}
while (true) {
lock.lock();
// 打印偶數(shù)
try {
if (stack.peek() % 2 != 0) {
c1.await();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-----" + stack.pop());
c2.signal();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}
}).start();
new Thread(() -> {
while (true) {
try {
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e1) {
e1.printStackTrace();
}
lock.lock();
try {
// 打印奇數(shù)
if (stack.peek() % 2 != 1) {
c2.await();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "-----" + stack.pop());
c1.signal();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}
}).start();
}
}
這種方式是通過(guò)Semaphore來(lái)實(shí)現(xiàn)的：
public class ThreadCq4 {
//利用信號(hào)量來(lái)限制
private static Semaphore s1 = new Semaphore(1);
private static Semaphore s2 = new Semaphore(1);
public static void main(String[] args) {
try {
//首先調(diào)用s2為 acquire狀態(tài)
s1.acquire();
// s2.acquire(); 調(diào)用s1或者s2先占有一個(gè)
} catch (InterruptedException e1) {
e1.printStackTrace();
}
new Thread(()->{
while(true) {
try {
s1.acquire();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
try {
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("A");
s2.release();
}
}).start();
new Thread(()->{
while(true) {
try {
s2.acquire();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
try {
Thread.sleep(500);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("B");
s1.release();
}
}).start();
}
}
上面就是三種比較常用的，最常用的要屬第一種和第二種。
三個(gè)線程交替打印輸出
上面我們看了兩個(gè)線程依次輸出的實(shí)例，這里我們來(lái)看看三個(gè)線程如何做呢。
public class LockCond {
private static int count = 0;
private static Lock lock = new ReentrantLock();
public static void main(String[] args) {
Condition c1 = lock.newCondition();
Condition c2 = lock.newCondition();
Condition c3 = lock.newCondition();
new Thread(()->{
while(true) {
lock.lock();
try {
while(count %3 != 0) {
//剛開(kāi)始count為0 0%3=0 所以此線程執(zhí)行 執(zhí)行完之后 喚醒現(xiàn)成2，由于此時(shí)count已經(jīng)進(jìn)行了++，所有while成立，c1進(jìn)入等待狀態(tài)，其他兩個(gè)也一樣
c1.await();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"========:A");
count++;
//喚醒線程2
c2.signal();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}
}) .start();
new Thread(()->{
while(true) {
lock.lock();
try {
while(count %3 != 1) {
c2.await();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"========:B");
count++;
//喚醒線程3
c3.signal();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}
}) .start();
new Thread(()->{
while(true) {
lock.lock();
try {
while(count %3 != 2) {
c3.await();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"========:C");
count++;
//喚醒線程1
c1.signal();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
lock.unlock();
}
}
}) .start();
}
}
三個(gè)線程的也可以寫(xiě)三種，這里寫(xiě)一種就行了，寫(xiě)法和上面兩個(gè)線程的都一樣。大家可以自己試一下。
Condition介紹
我們?cè)跊](méi)有學(xué)習(xí)Lock之前，使用的最多的同步方式應(yīng)該是synchronized關(guān)鍵字來(lái)實(shí)現(xiàn)同步方式了。配合Object的wait()、notify()系列方法可以實(shí)現(xiàn)等待/通知模式。Condition接口也提供了類(lèi)似Object的監(jiān)視器方法，與Lock配合可以實(shí)現(xiàn)等待/通知模式，但是這兩者在使用方式以及功能特性上還是有差別的。Object和Condition接口的一些對(duì)比。摘自《Java并發(fā)編程的藝術(shù)》
Condition接口常用方法
condition可以通俗的理解為條件隊(duì)列。當(dāng)一個(gè)線程在調(diào)用了await方法以后，直到線程等待的某個(gè)條件為真的時(shí)候才會(huì)被喚醒。這種方式為線程提供了更加簡(jiǎn)單的等待/通知模式。Condition必須要配合鎖一起使用，因?yàn)閷?duì)共享狀態(tài)變量的訪問(wèn)發(fā)生在多線程環(huán)境下。一個(gè)Condition的實(shí)例必須與一個(gè)Lock綁定，因此Condition一般都是作為L(zhǎng)ock的內(nèi)部實(shí)現(xiàn)。
await() ：造成當(dāng)前線程在接到信號(hào)或被中斷之前一直處于等待狀態(tài)。
await(long time, TimeUnit unit) ：造成當(dāng)前線程在接到信號(hào)、被中斷或到達(dá)指定等待時(shí)間之前一直處于等待狀態(tài)。
awaitNanos(long nanosTimeout) ：造成當(dāng)前線程在接到信號(hào)、被中斷或到達(dá)指定等待時(shí)間之前一直處于等待狀態(tài)。返回值表示剩余時(shí)間，如果在nanosTimesout之前喚醒，那么返回值 = nanosTimeout - 消耗時(shí)間，如果返回值 <= 0 ,則可以認(rèn)定它已經(jīng)超時(shí)了。
awaitUninterruptibly() ：造成當(dāng)前線程在接到信號(hào)之前一直處于等待狀態(tài)。【注意：該方法對(duì)中斷不敏感】。
awaitUntil(Date deadline) ：造成當(dāng)前線程在接到信號(hào)、被中斷或到達(dá)指定最后期限之前一直處于等待狀態(tài)。如果沒(méi)有到指定時(shí)間就被通知，則返回true，否則表示到了指定時(shí)間，返回返回false。
signal() ：?jiǎn)拘岩粋€(gè)等待線程。該線程從等待方法返回前必須獲得與Condition相關(guān)的鎖。
signal()All ：?jiǎn)拘阉械却€程。能夠從等待方法返回的線程必須獲得與Condition相關(guān)的鎖。
Semaphore介紹
Semaphore 是 synchronized 的加強(qiáng)版，作用是控制線程的并發(fā)數(shù)量。就這一點(diǎn)而言，單純的synchronized 關(guān)鍵字是實(shí)現(xiàn)不了的。他可以保證某一個(gè)資源在一段區(qū)間內(nèi)有多少給線程可以去訪問(wèn)。
從源碼我們可以看出來(lái)，它new了一個(gè)靜態(tài)內(nèi)部類(lèi)，繼承Sync接口。他同時(shí)也提供了一些構(gòu)造方法
比如說(shuō)通過(guò)這個(gè)構(gòu)造方法可以創(chuàng)建一個(gè)是否公平的Semaphore類(lèi)。
以上為個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。
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