java.util.concurrent包（备忘）

本文主要是介绍java.util.concurrent包（备忘），希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

newFixedThreadPool

创建一个固定大小的线程池。

shutdown()：用于关闭启动线程，如果不调用该语句，jvm不会关闭。

awaitTermination()：用于等待子线程结束，再继续执行下面的代码。该例中我设置一直等着子线程结束。

Java代码

public class Test {
public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {
ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(2);
for (int i = 0; i < 4; i++) {
Runnable run = new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("thread start");
}
};
service.execute(run);
}
service.shutdown();
service.awaitTermination(Long.MAX_VALUE, TimeUnit.DAYS);
System.out.println("all thread complete");
}
}

输出：

thread start
thread start
thread start
thread start
all thread complete

newScheduledThreadPool

这个先不说，我喜欢用spring quartz.

CyclicBarrier

假设有只有的一个场景：每个线程代表一个跑步运动员，当运动员都准备好后，才一起出发，只要有一个人没有准备好，大家都等待.

Java代码

import java.io.IOException;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
class Runner implements Runnable {
private CyclicBarrier barrier;
private String name;
public Runner(CyclicBarrier barrier, String name) {
super();
this.barrier = barrier;
this.name = name;
}
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(1000 * (new Random()).nextInt(8));
System.out.println(name + " 准备OK.");
barrier.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (BrokenBarrierException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(name + " Go!!");
}
}
public class Race {
public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {
CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(3);
ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(3);
executor.submit(new Thread(new Runner(barrier, "zhangsan")));
executor.submit(new Thread(new Runner(barrier, "lisi")));
executor.submit(new Thread(new Runner(barrier, "wangwu")));
executor.shutdown();
}
}

输出：

wangwu 准备OK.
zhangsan 准备OK.
lisi 准备OK.
lisi Go!!
zhangsan Go!!
wangwu Go!!

ThreadPoolExecutor

newFixedThreadPool生成一个固定的线程池，顾名思义，线程池的线程是不会释放的，即使它是Idle。这就会产生性能问题，比如如果线程池的大小为200，当全部使用完毕后，所有的线程会继续留在池中，相应的内存和线程切换（while(true)+sleep循环）都会增加。如果要避免这个问题，就必须直接使用ThreadPoolExecutor()来构造。可以像Tomcat的线程池一样设置“最大线程数”、“最小线程数”和 “空闲线程keepAlive的时间”。

ThreadPoolExecutor(int corePoolSize, int maximumPoolSize, long keepAliveTime, TimeUnit unit, BlockingQueue<Runnable> workQueue, RejectedExecutionHandler handler)

corePoolSize：池中所保存的线程数，包括空闲线程（非最大同时干活的线程数）。如果池中线程数多于 corePoolSize，则这些多出的线程在空闲时间超过 keepAliveTime 时将会终止。

maximumPoolSize：线程池中最大线程数

keepAliveTime：线程空闲回收的时间

unit：keepAliveTime的单位

workQueue：保存任务的队列，可以如下选择：

无界队列： new LinkedBlockingQueue<Runnable>();
有界队列： new ArrayBlockingQueue<Runnable>(8);你不想让客户端无限的请求吃光你的CPU和内存吧，那就用有界队列

handler：当提交任务数大于队列size会抛出RejectedExecutionException，可选的值为：

ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy 等待队列空闲
ThreadPoolExecutor.DiscardPolicy：丢弃要插入队列的任务
ThreadPoolExecutor.DiscardOldestPolicy：删除队头的任务

关于corePoolSize和maximumPoolSize：

Java官方Docs写道：

当新任务在方法 execute(java.lang.Runnable) 中提交时，如果运行的线程少于 corePoolSize，则创建新线程来处理请求（即使存在空闲线程）。如果运行的线程多于 corePoolSize 而少于 maximumPoolSize，则仅当队列（queue）满时才创建新线程。如果设置的 corePoolSize 和 maximumPoolSize 相同，则创建了固定大小的线程池。如果将 maximumPoolSize 设置为基本的无界值（如 Integer.MAX_VALUE），则允许池适应任意数量的并发任务。

Java代码

public class Test {
public static void main(String[] args) {
BlockingQueue<Runnable> queue = new LinkedBlockingQueue<Runnable>();
ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(3, 6, 1, TimeUnit.DAYS, queue);
for (int i = 0; i < 20; i++) {
final int index = i;
executor.execute(new Runnable() {
public void run() {
try {
Thread.sleep(4000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(String.format("thread %d finished", index));
}
});
}
executor.shutdown();
}
}

原子变量（Atomic )

并发库中的BlockingQueue是一个比较好玩的类，顾名思义，就是阻塞队列。该类主要提供了两个方法put()和take()，前者将一个对象放到队列中，如果队列已经满了，就等待直到有空闲节点；后者从head取一个对象，如果没有对象，就等待直到有可取的对象。

下面的例子比较简单，一个读线程，用于将要处理的文件对象添加到阻塞队列中，另外四个写线程用于取出文件对象，为了模拟写操作耗时长的特点，特让线程睡眠一段随机长度的时间。另外，该Demo也使用到了线程池和原子整型（AtomicInteger），AtomicInteger可以在并发情况下达到原子化更新，避免使用了synchronized，而且性能非常高。由于阻塞队列的put和take操作会阻塞，为了使线程退出，在队列中添加了一个 “标识”，算法中也叫“哨兵”，当发现这个哨兵后，写线程就退出。

Java代码

import java.io.File;
import java.io.FileFilter;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;
public class Test {
static long randomTime() {
return (long) (Math.random() * 1000);
}
public static void main(String[] args) {
// 能容纳100个文件
final BlockingQueue<File> queue = new LinkedBlockingQueue<File>(100);
// 线程池
final ExecutorService exec = Executors.newFixedThreadPool(5);
final File root = new File("D:\\dist\\blank");
// 完成标志
final File exitFile = new File("");
// 读个数
final AtomicInteger rc = new AtomicInteger();
// 写个数
final AtomicInteger wc = new AtomicInteger();
// 读线程
Runnable read = new Runnable() {
public void run() {
scanFile(root);
scanFile(exitFile);
}
public void scanFile(File file) {
if (file.isDirectory()) {
File[] files = file.listFiles(new FileFilter() {
public boolean accept(File pathname) {
return pathname.isDirectory() || pathname.getPath().endsWith(".log");
}
});
for (File one : files)
scanFile(one);
} else {
try {
int index = rc.incrementAndGet();
System.out.println("Read0: " + index + " " + file.getPath());
queue.put(file);
} catch (InterruptedException e) {
}
}
}
};
exec.submit(read);
// 四个写线程
for (int index = 0; index < 4; index++) {
// write thread
final int num = index;
Runnable write = new Runnable() {
String threadName = "Write" + num;
public void run() {
while (true) {
try {
Thread.sleep(randomTime());
int index = wc.incrementAndGet();
File file = queue.take();
// 队列已经无对象
if (file == exitFile) {
// 再次添加"标志"，以让其他线程正常退出
queue.put(exitFile);
break;
}
System.out.println(threadName + ": " + index + " " + file.getPath());
} catch (InterruptedException e) {
}
}
}
};
exec.submit(write);
}
exec.shutdown();
}
}

CountDownLatch

从名字可以看出，CountDownLatch是一个倒数计数的锁，当倒数到0时触发事件，也就是开锁，其他人就可以进入了。在一些应用场合中，需要等待某个条件达到要求后才能做后面的事情；同时当线程都完成后也会触发事件，以便进行后面的操作。

CountDownLatch最重要的方法是countDown()和await()，前者主要是倒数一次，后者是等待倒数到0，如果没有到达0，就只有阻塞等待了。

一个CountDouwnLatch实例是不能重复使用的，也就是说它是一次性的，锁一经被打开就不能再关闭使用了，如果想重复使用，请考虑使用CyclicBarrier。

下面的例子简单的说明了CountDownLatch的使用方法，模拟了100米赛跑，10名选手已经准备就绪，只等裁判一声令下。当所有人都到达终点时，比赛结束。

Java代码

import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
public class Test {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
// 开始的倒数锁
final CountDownLatch begin = new CountDownLatch(1);
// 结束的倒数锁
final CountDownLatch end = new CountDownLatch(10);
// 十名选手
final ExecutorService exec = Executors.newFixedThreadPool(10);
for (int index = 0; index < 10; index++) {
final int NO = index + 1;
Runnable run = new Runnable() {
public void run() {
try {
begin.await();
Thread.sleep((long) (Math.random() * 10000));
System.out.println("No." + NO + " arrived");
} catch (InterruptedException e) {
} finally {
end.countDown();
}
}
};
exec.submit(run);
}
System.out.println("Game Start");
begin.countDown();
end.await();
System.out.println("Game Over");
exec.shutdown();
}
}

使用Callable和Future实现线程等待和多线程返回值

假设在main线程启动一个线程，然后main线程需要等待子线程结束后，再继续下面的操作，我们会通过join方法阻塞main线程，代码如下：

Java代码

Runnable runnable = ...;
Thread t = new Thread(runnable);
t.start();
t.join();
......

通过JDK1.5线程池管理的线程可以使用Callable和Future实现（join()方法无法应用到在线程池线程）

Java代码

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;
public class Test {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
System.out.println("start main thread");
final ExecutorService exec = Executors.newFixedThreadPool(5);
Callable<String> call = new Callable<String>() {
public String call() throws Exception {
System.out.println(" start new thread.");
Thread.sleep(1000 * 5);
System.out.println(" end new thread.");
return "some value.";
}
};
Future<String> task = exec.submit(call);
Thread.sleep(1000 * 2);
task.get(); // 阻塞，并待子线程结束，
exec.shutdown();
exec.awaitTermination(Long.MAX_VALUE, TimeUnit.DAYS);
System.out.println("end main thread");
}
}

Java代码

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;
/**
* 多线程返回值测试
*/
public class ThreadTest {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
System.out.println("start main thread");
int threadCount = 5;
final ExecutorService exec = Executors.newFixedThreadPool(threadCount);
List<Future<Integer>> tasks = new ArrayList<Future<Integer>>();
for (int i = 0; i < threadCount; i++) {
Callable<Integer> call = new Callable<Integer>() {
public Integer call() throws Exception {
Thread.sleep(1000);
return 1;
}
};
tasks.add(exec.submit(call));
}
long total = 0;
for (Future<Integer> future : tasks) {
total += future.get();
}
exec.shutdown();
System.out.println("total: " + total);
System.out.println("end main thread");
}
}