第八章 Java 中的并发工具类

8.1 CountDownLatch 等待多线程完成

CountDownLatch 允许一个或多个线程等待其他线程完成操作。

CountDownLatch 在构造时接收 int 参数作为计数器，当线程执行到 countDown 是，计数器数值 N - 1 。可以是 1 个线程执行 N 个步骤，也可以是多个线程共同执行 N 个步骤。

await 方法会使线程进入等待状态，如果线程执行过久，可以使用 await(long time,TimeUnit unit)，等待特定时间。

8.2 CyclicBarrier 同步屏障

CyclicBarrier 意思为可循环使用的屏障，当一组达到一个屏障时被阻塞，知道最后一个线程到达屏障时，屏障才会打开，所有被屏障拦截的线程才会继续运行。

CountDownLatch 的计数器只能使用一次

8.2.1 CyclicBarrier

CyclicBarrier(int parties) 构造函数的参数表示需要屏障拦截的线程数量，线程调用 await 方法通知 CyclicBarrier 已到达屏障，然后线程被阻塞。

1. 如果 parties 参数为 3，但是只有两个线程执行 await 方法，那么这两个线程会一直阻塞
2. 构造函数：CyclicBarrier(int parties,Runnable barrierAction) ，会在线程到达屏障时，优先执行 barrierAction，方便处理更复杂的业务场景。
3. getNumberWaiting ：获取 CyclicBarrier 阻塞的线程数量
4. isBroken() ：用来了解阻塞的线程是否被中断
5. reset() ：重置 CyclicBarrier 的计数器

8.3 Semaphore 控制并发线程数

Semaphore（信号量）用来控制同时访问特定资源的线程数量，通过协调各个线程，以保证合理使用公共资源。

1. 应用场景

Semaphore 可以用于流量控制，特别是公共资源有限的应用场景，如数据库连接等。比如几十条线程并发读取数据，但是数据库只支持10个连接数，此时就需要使用 Semaphore 做流量控制，否则会报错，无法获取数据库连接。

Semaphore 的常用方法：

• acquire() ：获取一个许可证
• release() ：释放一个许可证
• tryAcquire：尝试获取许可证
• int availablePermits()：返回此信号量中当前可用的许可证数
• int getQueueLength()：返回正在等待获取许可证的线程数
• boolean hasQueuedThreads()：是否有线程正在等待获取许可证
• void reducePermits(int reduction)：减少reduction 个许可证（protected方法）
• Collection getQueuedThreads()：返回所有等待获取许可证的线程集合（protected方法）

8.4 Exchanger 线程间交换数据

Exchange（交换者）是一个用于线程间协作的工具类。

Exchanger 用于进行线程间的数据交换。它提供一个同步点，在这个同步点，两个线程可以交换彼此的数据。

当第一个线程先执行 exchange() 方法，它会一直等待第二个线程也执行 exchange 方法，当两个线程都到达同步点后，会将彼此线程生产出来的数据传递给对方。

应用场景：

1. Exchanger 可以用于遗传算法
   1. 如AB进行交配，当交换数据后使用交叉规则得出两个交配结果
2. Exchanger 可以用于校对工作
   1. 如A、B线程同时执行，结果是否相同

如果有一个线程一直未执行 exchange() ，则会一直等待。可以使用 exchange(V x,long timeout,TimeUnit unit) 设置最大等待时间。