【并发多线程】java.util.concurrent简介

• • 主要的组件
  • Executor
  • ExecutorService
  • ScheduledExecutorService
  • Future
  • CountDownLatch
  • CyclicBarrier
  • Semaphore
  • ThreadFactory

java.util.concurrent简介

java.util.concurrent包提供了很多有用的类，方便我们进行并发程序的开发。本文将会做一个总体的简单介绍。

主要的组件

java.util.concurrent包含了很多内容， 本文将会挑选其中常用的一些类来进行大概的说明：

Executor
ExecutorService
ScheduledExecutorService
Future
CountDownLatch
CyclicBarrier
Semaphore
ThreadFactory

Executor

Executor是一个接口，它定义了一个execute方法，这个方法接收一个Runnable，并在其中调用Runnable的run方法。

我们看一个Executor的实现：

public class Invoker implements Executor {@Overridepublic void execute(Runnable r) {r.run();}}

现在我们可以直接调用该类中的方法：

public void execute() {Executor executor = new Invoker();executor.execute( () -> {log.info("{}", Thread.currentThread().toString());});}

注意，Executor并不一定要求执行的任务是异步的。

ExecutorService

如果我们真正的需要使用多线程的话，那么就需要用到ExecutorService了。

ExecutorService管理了一个内存的队列，并定时提交可用的线程。

我们首先定义一个Runnable类：

public class Task implements Runnable {@Overridepublic void run() {// task details}}

我们可以通过Executors来方便的创建ExecutorService：

ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);
上面创建了一个ThreadPool， 我们也可以创建单线程的ExecutorService：

ExecutorService executor =Executors.newSingleThreadExecutor();
我们这样提交task：

public void execute() { executor.submit(new Task()); }

因为ExecutorService维持了一个队列，所以它不会自动关闭， 我们需要调用executor.shutdown() 或者executor.shutdownNow()来关闭它。

如果想要判断ExecutorService中的线程在收到shutdown请求后是否全部执行完毕，可以调用如下的方法：

try {executor.awaitTermination( 5l, TimeUnit.SECONDS );} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}

ScheduledExecutorService

ScheduledExecutorService和ExecutorService很类似，但是它可以周期性的执行任务。

我们这样创建ScheduledExecutorService：

ScheduledExecutorService executorService= Executors.newSingleThreadScheduledExecutor();executorService的schedule方法，可以传入Runnable也可以传入Callable：Future<String> future = executorService.schedule(() -> {// ...return "Hello world";}, 1, TimeUnit.SECONDS);ScheduledFuture<?> scheduledFuture = executorService.schedule(() -> {// ...}, 1, TimeUnit.SECONDS);

还有两个比较相近的方法：

scheduleAtFixedRate( Runnable command, long initialDelay, long period, TimeUnit unit )

scheduleWithFixedDelay( Runnable command, long initialDelay, long delay, TimeUnit unit )
两者的区别是前者的period是以任务开始时间来计算的，后者是以任务结束时间来计算。

Future

Future用来获取异步执行的结果。可以调用cancel(boolean mayInterruptIfRunning) 方法来取消线程的执行。

我们看下怎么得到一个Future对象：

public void invoke() {ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(10);Future<String> future = executorService.submit(() -> {// ...Thread.sleep(10000l);return "Hello world";});}

我们看下怎么获取Future的结果：

if (future.isDone() && !future.isCancelled()) {try {str = future.get();} catch (InterruptedException | ExecutionException e) {e.printStackTrace();}}future还可以接受一个时间参数，超过指定的时间，将会报TimeoutException。try {future.get(10, TimeUnit.SECONDS);} catch (InterruptedException | ExecutionException | TimeoutException e) {e.printStackTrace();}

CountDownLatch

CountDownLatch是一个并发中很有用的类，CountDownLatch会初始化一个counter，通过这个counter变量，来控制资源的访问。我们会在后面的文章详细介绍。

CyclicBarrier

CyclicBarrier和CountDownLatch很类似。CyclicBarrier主要用于多个线程互相等待的情况，可以通过调用await() 方法等待，知道达到要等的数量。

public class Task implements Runnable {private CyclicBarrier barrier;public Task(CyclicBarrier barrier) {this.barrier = barrier;}@Overridepublic void run() {try {LOG.info(Thread.currentThread().getName() + " is waiting");barrier.await();LOG.info(Thread.currentThread().getName() + " is released");} catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {e.printStackTrace();}}}public void start() {CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(3, () -> {// ...LOG.info("All previous tasks are completed");});Thread t1 = new Thread(new Task(cyclicBarrier), "T1"); Thread t2 = new Thread(new Task(cyclicBarrier), "T2"); Thread t3 = new Thread(new Task(cyclicBarrier), "T3"); if (!cyclicBarrier.isBroken()) { t1.start(); t2.start(); t3.start(); }}

Semaphore

Semaphore包含了一定数量的许可证，通过获取许可证，从而获得对资源的访问权限。通过 tryAcquire()来获取许可，如果获取成功，许可证的数量将会减少。

一旦线程release()许可，许可的数量将会增加。

我们看下怎么使用：

static Semaphore semaphore = new Semaphore(10);public void execute() throws InterruptedException {LOG.info("Available permit : " + semaphore.availablePermits());LOG.info("Number of threads waiting to acquire: " + semaphore.getQueueLength());if (semaphore.tryAcquire()) {try {// ...}finally {semaphore.release();}}}

ThreadFactory

ThreadFactory可以很方便的用来创建线程：

public class ThreadFactoryUsage implements ThreadFactory {private int threadId;private String name;public ThreadFactoryUsage(String name) {threadId = 1;this.name = name;}@Overridepublic Thread newThread(Runnable r) {Thread t = new Thread(r, name + "-Thread_" + threadId);log.info("created new thread with id : " + threadId +" and name : " + t.getName());threadId++;return t;}}