JUC之Callable接口回顾和JUC辅助类

Callable接口和JUC辅助类

Callable接口：

回顾：

创建线程的四种方式：

1. 继承Thread
2. 实现runnable接口
3. 实现callable接口
4. 使用线程池

之前的文章：多线程编程1-定义理解与三种实现方式

Runnable和Callable接口的差异：

1. Runnable无返回值，Callable有返回值
2. Runnable不抛异常，Callable抛异常
3. 实现名称不同，Runnable是run方法，Callable是call方法

class MyThread1 implements Runnable{

    @Override
    public void run() {
        
    }
}

class MyThread2 implements Callable{

    @Override
    public Integer call() throws Exception {
        return 200;
    }
}

Runnable 接口实现类FutureTask

FutureTask构造可以传递callable

这是类的继承结构：

别名：可取消的异步，简单的理解是当主线程中存在耗时高的任务时，可以单开一个子线程处理，主线程处理耗时少的任务，最终汇合在一起。

需要注意的是，使用FutureTask当得到第一次结果后，第二次获取时直接返回结果，也可以说所有的任务只汇总一次。

JUC辅助类：

CountDownLatch(减少计数)

定义：一个同步辅助类，在完成一组正在其他线程中执行的操作之前，它允许一个或多个线程一直等待。用给定的计数 初始化 CountDownLatch。由于调用了 countDown() 方法，所以在当前计数到达零之前，await 方法会一直受阻塞。之后，会释放所有等待的线程，await 的所有后续调用都将立即返回。这种现象只出现一次——计数无法被重置。如果需要重置计数，请考虑使用 CyclicBarrier。

CountDownLatch 是一个通用同步工具，它有很多用途。将计数 1 初始化的 CountDownLatch 用作一个简单的开/关锁存器，或入口：在通过调用 countDown() 的线程打开入口前，所有调用 await 的线程都一直在入口处等待。用 N 初始化的 CountDownLatch 可以使一个线程在 N 个线程完成某项操作之前一直等待，或者使其在某项操作完成 N 次之前一直等待

/**
 * 问题，当六个人走出教室，则班长锁门
 */
public class CountDownLatch07 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        CountDownLatch latch = new CountDownLatch(6);
        for(int i = 1; i <= 6; i++){
            new Thread(() ->{
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 号同学走出教室");
                latch.countDown();
            },String.valueOf(i)).start();
        }
        latch.await();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"班长锁门");
    }
}

其使用的方法，CountDownLatch latch = new CountDownLatch(6)、latch.countDown()、latch.await();

CyclicBarrier(循环栅栏)也可以实现CountDownLatch效果，CyclicBarrier在所有线程执行完毕之后是可以重用的。

CyclicBarrier(循环栅栏)

源码定义：

一种同步辅助工具，它允许一组线程全部等待彼此到达公共屏障点。 CyclicBarriers 在涉及固定大小的线程组的程序中很有用，这些线程必须偶尔相互等待。 屏障被称为循环的，因为它可以在等待线程被释放后重新使用。

简单的理解，当达到设置的要求后，执行特定的内容，相当于监听器；

实例代码：

public class JucUtils {
    private static final Integer NUMBER = 7;
    public static void main(String[] args) {
        //设置资源要求，达到后所需要执行的任务
        CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(NUMBER, () -> {
            System.out.println("资源达到要求！");
        });
		//对设置的目标前进
        for (int i = 1; i <= 7; i++) {
            int finalI = i;
            new Thread(()->{
                try {
                    System.out.println("资源正在收集:"+ Thread.currentThread().getName());
                    //等待，当等待的线程数量到达设置的值，调用执行任务并释放这些线程。
                    cyclicBarrier.await();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } catch (BrokenBarrierException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            },String.valueOf(i)).start();
        }
    }
}

感兴趣的可以看看源码：

-------------------------CyclicBarrier--------------------
public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) {
    if (parties <= 0) throw new IllegalArgumentException();
    this.parties = parties; 
    this.count = parties;  //设置临界值
    this.barrierCommand = barrierAction;
}
----------------------------await-----------------------
public int await() throws InterruptedException, BrokenBarrierException {
    try {
        return dowait(false, 0L);
    } catch (TimeoutException toe) {
        throw new Error(toe); // cannot happen
    }
}
//------------------dowait部分代码-------------------
final Generation g = generation;

if (g.broken)
    throw new BrokenBarrierException();

if (Thread.interrupted()) {
    breakBarrier();
    throw new InterruptedException();
}

int index = --count;  //每次等待，所需资源-1；
if (index == 0) {  // tripped
    boolean ranAction = false;
    try {
        final Runnable command = barrierCommand;
        if (command != null)
            command.run();
        ranAction = true;
        nextGeneration();
        return 0;
    } finally {
        if (!ranAction)
            breakBarrier();
    }
}

//------nextGeneration----------
private void nextGeneration() {
    // signal completion of last generation
    trip.signalAll();  //唤醒线程
    // set up next generation
    count = parties;
    generation = new Generation();
}

Semaphore(信号灯)

如果对操作系统有所了解的话，该工具类就是信号量+pv操作的集合，对信号量的操作只有三种，初始化、p操作、v操作，其中信号量就是Semaphore初始化的(某种资源的数量)，p操作对应的是semaphore.acquire()，信号量--,v操作对应的semaphore.release()，信号量++，当Semaphore初始化唯1时，则为互斥资源。

package com.JUC;

import java.util.Random;
import java.util.concurrent.Semaphore;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * 类比操作系统的中信号量PV操作
 */
public class Semaphore07 {
    public static void main(String[] args) {
        Semaphore semaphore = new Semaphore(3);
        for(int i = 1; i <= 6; i++){
            new Thread(()->{
                try {
                    semaphore.acquire();  //加锁
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 抢到了车位");
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(new Random().nextInt(5));//随机时间停车
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"-------离开了车位");

                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }finally{
                    semaphore.release(); //解锁
                }
            },String.valueOf(i)).start();
        }
    }
}