Java并發(fā)工具類Phaser詳解
更新時(shí)間：2023年11月30日 08:58:44 作者：啊幾
這篇文章主要介紹了Java并發(fā)工具類Phaser詳解,Phaser(階段協(xié)同器)是一個(gè)Java實(shí)現(xiàn)的并發(fā)工具類,用于協(xié)調(diào)多個(gè)線程的執(zhí)行,它提供了一些方便的方法來(lái)管理多個(gè)階段的執(zhí)行,可以讓程序員靈活地控制線程的執(zhí)行順序和階段性的執(zhí)行,需要的朋友可以參考下
前言
Phaser（階段協(xié)同器）是一個(gè)Java實(shí)現(xiàn)的并發(fā)工具類，用于協(xié)調(diào)多個(gè)線程的執(zhí)行。
它提供了一些方便的方法來(lái)管理多個(gè)階段的執(zhí)行，可以讓程序員靈活地控制線程的執(zhí)行順序和階段性的執(zhí)行。
Phaser可以被視為CyclicBarrier和CountDownLatch的進(jìn)化版，它能夠自適應(yīng)地調(diào)整并發(fā)線程數(shù)，可以動(dòng)態(tài)地增加或減少參與線程的數(shù)量。
所以Phaser特別適合使用在重復(fù)執(zhí)行或者重用的情況。
常用API
構(gòu)造方法
- Phaser(): 參與任務(wù)數(shù)0
- Phaser(int parties) :指定初始參與任務(wù)數(shù)
- Phaser(Phaser parent) :指定parent階段器， 子對(duì)象作為一個(gè)整體加入parent對(duì)象， 當(dāng)子對(duì)象中沒(méi)有參與者時(shí)，會(huì)自動(dòng)從parent對(duì)象解除注冊(cè)
- Phaser(Phaser parent，int parties) : 集合上面兩個(gè)方法
增減參與任務(wù)數(shù)方法
- int register() 增加一個(gè)任務(wù)數(shù)，返回當(dāng)前階段號(hào)。
- int bulkRegister(int parties) 增加指定任務(wù)個(gè)數(shù)，返回當(dāng)前階段號(hào)。
- int arriveAndDeregister() 減少一個(gè)任務(wù)數(shù)，返回當(dāng)前階段號(hào)。
到達(dá)、等待方法
- int arrive() 到達(dá)(任務(wù)完成)，返回當(dāng)前階段號(hào)。
- int arriveAndAwaitAdvance() 到達(dá)后等待其他任務(wù)到達(dá)，返回到達(dá)階段號(hào)。
- int awaitAdvance(int phase) 在指定階段等待(必須是當(dāng)前階段才有效)
- int awaitAdvanceInterruptibly(int phase) 階段到達(dá)觸發(fā)動(dòng)作
- int awaitAdvanceInterruptiBly(int phase，long timeout，TimeUnit unit)
- protected boolean onAdvance(int phase，int registeredParties)類似CyclicBarrier的觸發(fā)命令，通過(guò)重寫該方法來(lái)增加階段到達(dá)動(dòng)作，該方法返回true將終結(jié)Phaser對(duì)象。
Phaser使用
多線程批量處理數(shù)據(jù)
public class PhaserBatchProcessorDemo {
private final List<String> data;
private final int batchsize;//一次處理多少數(shù)據(jù)
private final int threadCount;//處理的線程數(shù)
private final Phaser phaser;
private final List<String> processedData;
public PhaserBatchProcessorDemo(List<String> data,int batchsize,int threadCount){
this.data = data;
this.batchsize = batchsize;
this.threadCount = threadCount;
this.phaser = new Phaser(1);
//this.phaser = new Phaser();
this.processedData = new ArrayList<>();
}
public void process() throws InterruptedException {
for(int i = 0;i<threadCount;i++){
System.out.println("phaser.register():"+phaser.register());
new Thread(new BatchProcessor(i)).start();
Thread.sleep(50);
}
phaser.arriveAndDeregister();//主線程執(zhí)行結(jié)束
System.out.println("結(jié)束");
}
private class BatchProcessor implements Runnable{
private final int threadIndex;
public BatchProcessor(int threadIndex){this.threadIndex = threadIndex;}
@Override
public void run() {
int index = 0;
while(true){
//所有線程都到達(dá)這個(gè)點(diǎn)之前會(huì)阻塞
System.out.println("線程"+threadIndex+"phaser.arriveAndAwaitAdvance1():");
phaser.arriveAndAwaitAdvance();
//從未處理數(shù)據(jù)中找到一個(gè)可以處理的批次
List<String> batch = new ArrayList<>();
synchronized (data){
while (index < data.size()&&batch.size()<batchsize){
String d = data.get(index);
if(!processedData.contains(d)){
batch.add(d);
processedData.add(d);
}
index++;
}
}
//處理數(shù)據(jù)
for(String d:batch){
System.out.println("線程"+threadIndex+"處理數(shù)據(jù)"+d);
}
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
//所有數(shù)據(jù)都處理完當(dāng)前批次之前會(huì)阻塞
System.out.println("線程"+threadIndex+"phaser.arriveAndAwaitAdvance2():");
phaser.arriveAndAwaitAdvance();
//所有線程都處理完當(dāng)前批次并且未處理數(shù)據(jù)已經(jīng)處理完之前會(huì)阻塞
if(batch.isEmpty()||index >= data.size()){
System.out.println("線程"+threadIndex+"phaser.arriveAndDeregister()"+phaser.arriveAndDeregister());
break;
}
}
}
}
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
List<String> data = new ArrayList<>();
for(int i = 1;i<=15;i++){
data.add(String.valueOf(i));
}
PhaserBatchProcessorDemo processor = new PhaserBatchProcessorDemo(data,4,3);
processor.process();
}
}
/**
* phaser.register():0
* 線程0phaser.arriveAndAwaitAdvance1():
* phaser.register():0
* 線程1phaser.arriveAndAwaitAdvance1():
* phaser.register():0
* 線程2phaser.arriveAndAwaitAdvance1():
* 結(jié)束
* 線程2處理數(shù)據(jù)9
* 線程2處理數(shù)據(jù)10
* 線程1處理數(shù)據(jù)5
* 線程1處理數(shù)據(jù)6
* 線程1處理數(shù)據(jù)7
* 線程1處理數(shù)據(jù)8
* 線程2處理數(shù)據(jù)11
* 線程2處理數(shù)據(jù)12
* 線程0處理數(shù)據(jù)1
* 線程0處理數(shù)據(jù)2
* 線程0處理數(shù)據(jù)3
* 線程0處理數(shù)據(jù)4
* 線程2phaser.arriveAndAwaitAdvance2():
* 線程0phaser.arriveAndAwaitAdvance2():
* 線程1phaser.arriveAndAwaitAdvance2():
* 線程2phaser.arriveAndAwaitAdvance1():
* 線程1phaser.arriveAndAwaitAdvance1():
* 線程0phaser.arriveAndAwaitAdvance1():
* 線程0處理數(shù)據(jù)13
* 線程0處理數(shù)據(jù)14
* 線程0處理數(shù)據(jù)15
* 線程0phaser.arriveAndAwaitAdvance2():
* 線程1phaser.arriveAndAwaitAdvance2():
* 線程2phaser.arriveAndAwaitAdvance2():
* 線程1phaser.arriveAndDeregister()4
* 線程2phaser.arriveAndDeregister()4
* 線程0phaser.arriveAndDeregister()4
*/
這里提出一個(gè)問(wèn)題：為什么要給主線程也注冊(cè)呢？如果不給主線程注冊(cè)會(huì)怎么樣呢？
這里就要提及register() 增加任務(wù)數(shù)量和Phaser()初始化定義任務(wù)數(shù)量的區(qū)別：
register()有一個(gè)需要注意的點(diǎn)是，如果主線程執(zhí)行速度緩慢的話，很有可能在第一個(gè)線程已經(jīng)arrive的時(shí)候，第二個(gè)線程任務(wù)還沒(méi)增加，導(dǎo)致第一個(gè)線程因?yàn)?strong>parties只有1，而沒(méi)有阻塞等待就進(jìn)入下一階段了。
如果不給主線程注冊(cè)添加任務(wù)，運(yùn)行結(jié)果如下
phaser.register():0
線程0phaser.arriveAndAwaitAdvance1():
線程0處理數(shù)據(jù)1
線程0處理數(shù)據(jù)2
線程0處理數(shù)據(jù)3
線程0處理數(shù)據(jù)4
phaser.register():1
線程1phaser.arriveAndAwaitAdvance1():
phaser.register():1
線程2phaser.arriveAndAwaitAdvance1():
結(jié)束
線程0phaser.arriveAndAwaitAdvance2():
線程0phaser.arriveAndAwaitAdvance1():
線程2處理數(shù)據(jù)5
線程2處理數(shù)據(jù)6
線程2處理數(shù)據(jù)7
線程2處理數(shù)據(jù)8
線程1處理數(shù)據(jù)9
線程1處理數(shù)據(jù)10
線程1處理數(shù)據(jù)11
線程1處理數(shù)據(jù)12
線程2phaser.arriveAndAwaitAdvance2():
線程1phaser.arriveAndAwaitAdvance2():
線程2phaser.arriveAndAwaitAdvance1():
線程1phaser.arriveAndAwaitAdvance1():
線程0處理數(shù)據(jù)13
線程0處理數(shù)據(jù)14
線程0處理數(shù)據(jù)15
線程0phaser.arriveAndAwaitAdvance2():
線程0phaser.arriveAndDeregister()4
線程1phaser.arriveAndAwaitAdvance2():
線程2phaser.arriveAndAwaitAdvance2():
線程2phaser.arriveAndDeregister()5
線程1phaser.arriveAndDeregister()5
而Phaser()初始化就定義了parties，會(huì)讓所有線程都必須到達(dá)之前都阻塞才能進(jìn)入下一階段。
給主線程也增加一個(gè)任務(wù)的目的就在于此 如果主線程也有任務(wù)，就算主線程執(zhí)行緩慢，第一個(gè)線程也必須阻塞等待主線程在第一階段之前，把所有線程都start()啟動(dòng)。
階段性任務(wù)：模擬伙伴出游
public class PhaserDemo {
public static void main(String[] args) {
final Phaser phaser = new Phaser(){
@Override
protected boolean onAdvance(int phase, int registeredParties) {
//參與者數(shù)量，去除主線程
int persons = registeredParties - 1;
switch (phase){
case 0:
System.out.println("大家都到佘山站了，可以出發(fā)去佘山了，人數(shù)："+persons);
break;
case 1:
System.out.println("大家都到佘山了，出發(fā)去爬山，人數(shù)："+persons);
break;
case 2:
System.out.println("大家都到山頂了，開始休息，人數(shù)："+persons);
break;
}
//判斷是否只剩下一個(gè)主線程，如果是，返回true,代表終止
return registeredParties ==1;
}
};
phaser.register();
final PersonTask personTask = new PersonTask();
//3個(gè)全程參加的伙伴
for(int i = 0;i<3;i++){
phaser.register();
new Thread(()->{
try{
personTask.step1Task();
phaser.arriveAndAwaitAdvance();
personTask.step2Task();
phaser.arriveAndAwaitAdvance();
personTask.step3Task();
phaser.arriveAndAwaitAdvance();
personTask.step4Task();
phaser.arriveAndDeregister();
}catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
}).start();
}
//兩個(gè)在山腰半路返回
for(int i = 0;i<2;i++){
phaser.register();
new Thread(()->{
try{
personTask.step1Task();
phaser.arriveAndAwaitAdvance();
personTask.step2Task();
phaser.arriveAndAwaitAdvance();
personTask.step3Task();
System.out.println("伙伴【"+Thread.currentThread().getName()+"】中途山腰返回");
phaser.arriveAndDeregister();
}catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
}).start();
}
while (!phaser.isTerminated()) {
int phase = phaser.arriveAndAwaitAdvance();
if (phase == 2) {
//兩個(gè)在佘山直接會(huì)合
for(int i = 0;i<2;i++){
phaser.register();
new Thread(()->{
try{
System.out.println("伙伴【"+Thread.currentThread().getName()+"】中途加入");
personTask.step3Task();
phaser.arriveAndAwaitAdvance();
personTask.step4Task();
phaser.arriveAndDeregister();
}catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
}).start();
}
}
}
}
static final Random random = new Random();
static class PersonTask{
public void step1Task() throws InterruptedException {
String person = "伙伴【"+Thread.currentThread().getName()+"】";
System.out.println(person+"從家出發(fā)了......");
Thread.sleep(random.nextInt(5000));
System.out.println(person+"到達(dá)佘山站");
}
public void step2Task() throws InterruptedException {
String person = "伙伴【"+Thread.currentThread().getName()+"】";
System.out.println(person+"出發(fā)去佘山");
Thread.sleep(random.nextInt(5000));
System.out.println(person+"到達(dá)佘山");
}
public void step3Task() throws InterruptedException {
String person = "伙伴【"+Thread.currentThread().getName()+"】";
System.out.println(person+"出發(fā)去爬山");
Thread.sleep(random.nextInt(5000));
System.out.println(person+"到達(dá)山頂");
}
public void step4Task() throws InterruptedException {
String person = "伙伴【"+Thread.currentThread().getName()+"】";
System.out.println(person+"開始休息");
Thread.sleep(random.nextInt(5000));
System.out.println(person+"休息結(jié)束，下山回家");
}
}
}
/**
* 伙伴【Thread-3】從家出發(fā)了......
* 伙伴【Thread-1】從家出發(fā)了......
* 伙伴【Thread-2】從家出發(fā)了......
* 伙伴【Thread-4】從家出發(fā)了......
* 伙伴【Thread-0】從家出發(fā)了......
* 伙伴【Thread-1】到達(dá)佘山站
* 伙伴【Thread-4】到達(dá)佘山站
* 伙伴【Thread-3】到達(dá)佘山站
* 伙伴【Thread-0】到達(dá)佘山站
* 伙伴【Thread-2】到達(dá)佘山站
* 大家都到佘山站了，可以出發(fā)去佘山了，人數(shù)：5
* 伙伴【Thread-3】出發(fā)去佘山
* 伙伴【Thread-2】出發(fā)去佘山
* 伙伴【Thread-4】出發(fā)去佘山
* 伙伴【Thread-1】出發(fā)去佘山
* 伙伴【Thread-0】出發(fā)去佘山
* 伙伴【Thread-1】到達(dá)佘山
* 伙伴【Thread-4】到達(dá)佘山
* 伙伴【Thread-3】到達(dá)佘山
* 伙伴【Thread-0】到達(dá)佘山
* 伙伴【Thread-2】到達(dá)佘山
* 大家都到佘山了，出發(fā)去爬山，人數(shù)：5
* 伙伴【Thread-1】出發(fā)去爬山
* 伙伴【Thread-4】出發(fā)去爬山
* 伙伴【Thread-0】出發(fā)去爬山
* 伙伴【Thread-2】出發(fā)去爬山
* 伙伴【Thread-3】出發(fā)去爬山
* 伙伴【Thread-6】中途加入
* 伙伴【Thread-6】出發(fā)去爬山
* 伙伴【Thread-5】中途加入
* 伙伴【Thread-5】出發(fā)去爬山
* 伙伴【Thread-2】到達(dá)山頂
* 伙伴【Thread-5】到達(dá)山頂
* 伙伴【Thread-0】到達(dá)山頂
* 伙伴【Thread-4】到達(dá)山頂
* 伙伴【Thread-4】中途山腰返回
* 伙伴【Thread-6】到達(dá)山頂
* 伙伴【Thread-3】到達(dá)山頂
* 伙伴【Thread-3】中途山腰返回
* 伙伴【Thread-1】到達(dá)山頂
* 大家都到山頂了，開始休息，人數(shù)：5
* 伙伴【Thread-5】開始休息
* 伙伴【Thread-2】開始休息
* 伙伴【Thread-6】開始休息
* 伙伴【Thread-0】開始休息
* 伙伴【Thread-1】開始休息
* 伙伴【Thread-2】休息結(jié)束，下山回家
* 伙伴【Thread-0】休息結(jié)束，下山回家
* 伙伴【Thread-1】休息結(jié)束，下山回家
* 伙伴【Thread-5】休息結(jié)束，下山回家
* 伙伴【Thread-6】休息結(jié)束，下山回家
*/
應(yīng)用場(chǎng)景總結(jié)
以下是一些常見的 Phaser 應(yīng)用場(chǎng)景：
- 多線程任務(wù)分配：Phaser 可以用于將復(fù)雜的任務(wù)分配給多個(gè)線程執(zhí)行，并協(xié)調(diào)線程間的合作。
- 多級(jí)任務(wù)流程：Phaser 可以用于實(shí)現(xiàn)多級(jí)任務(wù)流程，在每一級(jí)任務(wù)完成后觸發(fā)下一級(jí)任務(wù)的開始。
- 模擬并行計(jì)算：Phaser 可以用于模擬并行計(jì)算，協(xié)調(diào)多個(gè)線程間的工作。
- 階段性任務(wù)：Phaser 可以用于實(shí)現(xiàn)階段性任務(wù)，在每一階段任務(wù)完成后觸發(fā)下一階段任務(wù)的開始。
到此這篇關(guān)于Java并發(fā)工具類Phaser詳解的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java的Phaser內(nèi)容請(qǐng)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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