【JavaEE】——多线程常用类

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目录

引入：

一：Callable和FutureTask类

二：ReentrantLock——可重入锁

三：Semaphore——信号量

四：CountDownLatch

引入：
通过之前的学习，我们了解到CAS本质上是JVM替我们封装好的，我们没有办法感知到

在java.util.concurrent中存放了一些我们多线程编程时常用的类

看下面的一些接口：是不是非常熟悉，我们把这个packet包简称为（JUC）

一：Callable和FutureTask类
读法：“开了波哦”    译为：调用

1：对比Runnable
Runnable提供run方法，返回值为void——关注过程，不关注执行结果

Callable提供call方法，返回值类型就是执行结果的类型———更关注结果

2：FutureTask类
在Callable中的call方法中完成任务的描述后，我们要想办法把这个任务加载给线程Thread，

但是Thread类中并没有给出Callable的构造方法，于是我们通过FutureTask这个中间类（可以理解为加载任务的装置），作为媒介，发射给Thread

3：代码示例
老问题：计算前5000个数字之和

看以下两段代码——用Callable类写的代码比Runnable类写的代码更加优雅~~

示例一：Runnable
package thread;

public class ThreadDemon37 {
private static int sum = 0;//全局变量用来保存最后的结果值
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

    Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
        int count = 0;//局部变量
        @Override
        public void run() {
            for (int i = 1 ; i <= 5000 ; i++){
                count += i;
            }
            sum = count;
        }
    });
    t1.start();
    t1.join();
    System.out.println(sum);
}

}
示例二：Callable
此处我们不用再引入额外的成员变量了，直接借助返回值即可

package thread;

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.FutureTask;

public class ThreadDemon38 {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException, ExecutionException {
Callable<Integer> callable = new Callable<Integer>() {
@Override
public Integer call() throws Exception {
int sum = 0;
for (int i = 0; i <= 5000; i++) {
sum += i;
}
return sum;
}
};
//Thread t1 = new Thread(callable);//Thread中没有提供构造函数来传入callable
//引入FutureTask类，未来要完成的任务（任务还未执行）
// 相当于在Callable中确定执行的任务
//在FutureTask装置中完成任务加载——卢本伟准备就绪~~~
//最后引入线程——卢本伟启动！！
FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(callable);
Thread t1 = new Thread(futureTask);
t1.start();
t1.join();
System.out.println(futureTask.get());//装置获得一下结果
}
}

补充一点：.futureTask.get()方法本身自带阻塞特性，如果Callable任务还没有执行完，是会一直等待它的返回值结果的

二：ReentrantLock——可重入锁
读音：“瑞安纯特老科” 翻译为：可重入锁

科普：ReentrantLock在很早以前是比没有发展起来的synchronized功能更加强大的，他提供了两个传统的方法lock和unlock，但是在写代码的过程中lock完后往往会忘记unlock解锁，所以一般把unlock操作放到finally里面使用

1：与synchronized的区别
（1）不会阻塞
我们知道synchronized加锁，如果线程“锁竞争”失败，会陷入阻塞等待，使用了ReentrantLodk提供了trylock方法后，如果加不上锁就会返回false，不会阻塞等待。

（2）公平锁
ReentrantLock中加锁依据是：公平锁，所有参与“加锁”的线程会被放进队列里面，按顺序进行加锁。

（3）唤醒机制不同
synchronized提供wait和notify，ReentrantLock搭配Condition，功能比notify强一点

三：Semaphore——信号量
读音：“赛摸佛尔” 翻译为：信号量

科普：因为发明信号量的大佬迪杰斯特拉是个荷兰人，荷兰语的申请和释放首字母分别是P和V。实际上英语是acquire和release

1：P操作
申请一个可用资源，可用资源总数就会-1

2：V操作
释放一个可用资源，可用资源总数就会+1

打个比方：去停车场停车，现在有50个停车位，申请一个停车位（p操作），现有可用停车位为49；出来了一辆车（v操作），现有可用停车位为50；

3：PV代码示例一
package thread;

import java.util.concurrent.Semaphore;

/**

• Created with IntelliJ IDEA.

• Description:

• User: Hua YY

• Date: 2024-09-30

• Time: 10:26
  */
  public class ThreadDemon39 {
  public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
  Semaphore semaphore = new Semaphore(1);//资源数限制为1个
  semaphore.acquire();
  System.out.println(“p操作”);
  semaphore.acquire();//第二次申请
  System.out.println(“p操作”);
  semaphore.acquire();//第三次申请
  System.out.println(“p操作”);

  }
  }

4：锁功能
信号量是更为广义的锁

代码示例：继续沿用解决count计数器++线程安全问题的方式

package thread;

import java.util.concurrent.Semaphore;

/**

• Created with IntelliJ IDEA.

• Description:

• User: Hua YY

• Date: 2024-09-30

• Time: 10:33
  */
  public class ThreadDemon40 {
  private static int count = 0;
  //引入Semaphore进行加锁
  private static Semaphore semaphore = new Semaphore(1);
  public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
  Thread t1 = new Thread(() -> {
  try {
  semaphore.acquire();//加锁
  for (int i = 1 ; i <= 50000 ; i++){
  count++;
  }
  } catch (InterruptedException e) {
  throw new RuntimeException(e);
  }
  semaphore.release();//解锁
  });
  Thread t2 = new Thread(() ->{
  try {
  semaphore.acquire();//加锁
  for (int i = 1 ; i <= 50000 ; i++){
  count++;
  }
  } catch (InterruptedException e) {
  throw new RuntimeException(e);
  }
  semaphore.release();//解锁
  });

   t1.start();
   t2.start();
   t1.join();
   t2.join();
   System.out.println(count);
  

  }
  }

四：CountDownLatch
1：引入
latch(锁存器)

举个例子，现在下载软件的速度非常快，用的是多线程下载方式，比如要下载一个1G大小的软件，我们把这个任务分成10份，分给10个线程同时进行下载，最后在拼在一起，速度就会快非常多。

这个“拼”的操作，就能被CountDownLatch感知到，比我们用join要更简单方便一些

2：代码示例
package thread;

import java.util.Random;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;

/**

• Created with IntelliJ IDEA.
• Description:
• User: Hua YY
• Date: 2024-09-30
• Time: 10:57
  */
  public class ThreadDemon41 {
  public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
  CountDownLatch latch = new CountDownLatch(10);//创建10个线程
  Random random = new Random();
  int time = (random.nextInt(4)+1)*1000;//time的范围[0,4]->[1,5]->[1000,5000]
  for(int i = 1 ; i <= 10 ; i++){
  int count = i;
  Thread t = new Thread(() ->{
  try {
  Thread.sleep(random.nextInt(time));//产生的随机数的范围
  System.out.println(“第” + count + “线程的任务执行完毕”);
  latch.countDown();//告知CountDownLatch有一个任务已经执行完毕了
  } catch (InterruptedException e) {
  throw new RuntimeException(e);
  }
  });
  t.start();
  }
  latch.await();//如果CountDownLatch中的任务还没有执行完毕，那么CountDownLatch就会陷入阻塞等待
  System.out.println(“所有任务都已经执行完毕了”);
  }
  }

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