JAVA多线程事例参考（二）

一、JAVA多线程之Lock

 

 

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;

/**
 * Lock锁用来进行事务性操作时需要将共享资源锁定，保证事务性操作时只有一个线程能对资源进行操作。
 * 可跨越多个方法进行同步， 等同于Synchronized关键字，但synchronized仅仅能够对方法或者代码
 * 块进行同步。
 * ReentrantLock 将由最近成功获得锁，并且还没有释放该锁的线程所拥有.
 * ReadWriteLock内置两个Lock，一个是读的Lock，一个是写的Lock。 多个线程可同时得到读的Lock，
 * 但只有一个线程能得到写的Lock。
 */
public class LockerTest {
	
	/**
	 * 测试ReadLock的使用。在方法中使用Lock，可以避免使用Synchronized关键字。
	 */
	public static class ReadLockTest {

		// ReentrantLock 将由最近成功获得锁，并且还没有释放该锁的线程所拥有。
		// 当锁没有被另一个线程所拥有时，调用 lock 的线程将成功获取该锁并返回
		Lock lock = new ReentrantLock();// 锁
		double value = 0d; // 值
		int addtimes = 0;

		/**
		 * 同步方法，为value累加值v,由于加了锁lock,每个线程执行该方法时都会等待顺序执行，
		 * 等待前一线程锁释放后再执行该方法。
		 */
		public void addValue(double v) {
			lock.lock();// 取得锁
			System.out.println("ReadLockTest to addValue: " + v 
					+ "   addTimes:"+addtimes
					+"    Times:"	+ System.currentTimeMillis());
			try {
				Thread.sleep(1000);
			} catch (InterruptedException e) {
			}
			this.value += v;
			this.addtimes++;
			lock.unlock();// 释放锁
		}

		public double getValue() {
			return this.value;
		}
	}
	/**
	 * 测试ReadLockTest应用
	 * @throws Exception
	 */
	public static void testReadLockTest() throws Exception{
		final ReadLockTest lockTest = new ReadLockTest();
		// 新建任务1，调用ReadLockTest的addValue方法
		Runnable task1 = new Runnable(){
			public void run(){
				lockTest.addValue(55.55);
			}
		};
		// 新建任务2，调用lockTest的getValue方法
		Runnable task2 = new Runnable(){
			public void run(){
				System.out.println("value: " + lockTest.getValue());
			}
		};
		// 创建线程池，新建任务执行服务
		ExecutorService cachedService = Executors.newCachedThreadPool();
		// Future 表示异步计算的结果。它提供了检查计算是否完成的方法，以等待计算的完成，并获取计算的结果
		Future future = null;
		// 同时执行任务1三次，由于addValue方法使用了锁机制，所以，实质上会顺序执行
		for (int i=0; i<3; i++){
			// 提交一个 Runnable任务用于执行，并返回一个表示该任务的 Future
			future = cachedService.submit(task1);
		}
		// 等待最后一个任务1被执行完,然后获取其结果
		future.get();
		// 再执行任务2，输出结果
		future = cachedService.submit(task2);
		// 等待任务2执行完后，关闭任务执行服务
		future.get();
		// shutdown() 方法在终止前允许执行以前提交的任务
		cachedService.shutdownNow();
	}
	
	////////////////////////////////////////////////////////////////////////
	
	/**
	 * ReadWriteLock内置两个Lock，一个是读的Lock，一个是写的Lock。
	 * 多个线程可同时得到读的Lock，但只有一个线程能得到写的Lock，
	 * 而且写的Lock被锁定后，任何线程都不能得到Lock。ReadWriteLock提供的方法有：
	 * readLock():  返回一个读的lock 
	 * writeLock(): 返回一个写的lock, 此lock是排他的。
	 * ReadWriteLockTest很适合处理类似文件的读写操作。
	 * 读的时候可以同时读，但不能写；写的时候既不能同时写也不能读。
	 */
	public static class ReadWriteLockTest{
	
		//ReadWriteLock 维护了一对相关的锁，一个用于只读操作，另一个用于写入操作。
		// 只要没有 writer，读取锁可以由多个 reader 线程同时保持。写入锁是独占的。
		ReadWriteLock lock = new ReentrantReadWriteLock();
		// 值
		double value = 0d;
		int addtimes = 0;
		
		/**
		 * 增加value的值，不允许多个线程同时进入该方法
		 */
		public void addValue(double v) {
			// 得到writeLock并锁定
			Lock writeLock = lock.writeLock();
			writeLock.lock();
			System.out.println("ReadWriteLockTest to addValue: " + v 
					+ "    addtimes:" + addtimes
					+ "    Times:"+System.currentTimeMillis());
			try {
				Thread.sleep(1000);
			} catch (InterruptedException e) {
			}
			try {
				// 做写的工作
				this.value += v;
				this.addtimes++;
			} finally {
				// 释放writeLock锁
				writeLock.unlock();
			}
		}
		/**
		 * 获得信息。当有线程在调用addValue方法时，getInfo得到的信息可能是不正确的。
		 * 所以，也必须保证该方法在被调用时，没有方法在调用addValue方法。
		 */
		public String getInfo() {
			// 得到readLock并锁定（读锁可同时获取进行访问）
			Lock readLock = lock.readLock();
			readLock.lock();
			System.out.println("ReadWriteLockTest to getInfo   "
					+ System.currentTimeMillis());
			try {
				Thread.sleep(1000);
			} catch (InterruptedException e) {
			}
			try {
				// 做读的工作
				return this.value + " : " + this.addtimes;
			} finally {
				// 释放readLock
				readLock.unlock();
			}
		}
	}
	
	public static void testReadWriteLockTest() throws Exception{
		final ReadWriteLockTest readWriteLockTest = new ReadWriteLockTest();
		// 新建任务1，调用lockTest的addValue方法
		Runnable task_1 = new Runnable(){
			public void run(){
				readWriteLockTest.addValue(55.55);
			}
		};
		// 新建任务2，调用lockTest的getValue方法
		Runnable task_2 = new Runnable(){
			public void run(){
				System.out.println("info: " + readWriteLockTest.getInfo());
			}
		};
		// 新建任务执行服务
		ExecutorService cachedService_1 = Executors.newCachedThreadPool();
		Future future_1 = null;
		// 同时执行5个任务，其中前2个任务是task_1，后两个任务是task_2
		for (int i=0; i<2; i++){
			future_1 = cachedService_1.submit(task_1);
		}
		for (int i=0; i<2; i++){
			future_1 = cachedService_1.submit(task_2);
		}
		// 最后一个任务是task_1
		future_1 = cachedService_1.submit(task_1);
		// 这5个任务的执行顺序应该是：
		// 第一个task_1先执行，第二个task_1再执行；这是因为不能同时写，所以必须等。
		// 然后2个task_2同时执行；这是因为在写的时候，就不能读，所以都等待写结束，
		// 又因为可以同时读，所以它们同时执行
		// 最后一个task_1再执行。这是因为在读的时候，也不能写，所以必须等待读结束后，才能写。
		
		// 等待最后一个task_2被执行完
		future_1.get();
		cachedService_1.shutdownNow();
	}

	public static void main(String[] args) throws Exception{
		// 测试ReentrantLock
		LockerTest.testReadLockTest();
		System.out.println("---------------------");
		// 测试ReentrantReadWriteLock
		LockerTest.testReadWriteLockTest();
	}
}

 

 

二、JAVA多线程之Condition

import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
/**
 * Condition 将 Object 监视器方法（wait、notify 和 notifyAll）分解成截然不同的对象，
 * 以便通过将这些对象与任意 Lock 实现组合使用，为每个对象提供多个等待 set（wait-set）。
 * 其中，Lock 替代了 synchronized 方法和语句的使用，
 * Condition 替代了 Object 监视器方法的使用。
 */
public class ConditionTest{

	private Lock lock = new ReentrantLock();
	
	//Condition实例实质上被绑定到一个锁上。通过newCondition()方法获得Condition实例
	private Condition conditionA = lock.newCondition();
	private Condition conditionB = lock.newCondition();
	private Condition conditionC = lock.newCondition();
	private String type = "A";

	public void A(){	
		lock.lock();
		try{
			while (type != "A")	{	
				try{	
					// conditionA在接到信号或被中断之前一直处于等待状态。
					conditionA.await();	
				} catch (InterruptedException e){	
					e.printStackTrace();	
				}
			}	
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 正在打印A");	
			type = "B";	
			// 唤醒等待线程
			conditionB.signal();	
		} finally{	
			lock.unlock();	
		}
	}
	public void B(){
		lock.lock();
		try{
			while (type != "B"){
				try{
					conditionB.await();
				} catch (InterruptedException e){
					e.printStackTrace();
				}
			}
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 正在打印B");
			type = "C";
			conditionC.signal();
		} finally{
			lock.unlock();
		}
	}
	public void C(){
		lock.lock();
		try{
			while (type != "C"){
				try{
					conditionC.await();
				} catch (InterruptedException e){
					e.printStackTrace();
				}
			}
			System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 正在打印C");
			type = "A";
			conditionA.signal();
		} finally{
			lock.unlock();
		}
	}	
	public static void main(String args[]){
		ConditionTest test = new ConditionTest();		
		// 三个线程依次打印ABC
		test.A();
		//test.B();
		test.C();
	}
}

 

三、 Java多线程之Semaphore

import java.util.ArrayList;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/**
 * Java 5.0里新加了4个协调线程间进程的同步装置，它们分别是：
 * Semaphore, CountDownLatch, CyclicBarrier和Exchanger.
 * 本例主要介绍Semaphore。
 * Semaphore是用来管理一个资源池的工具，可以看成是个通行证，
 * 线程要想从资源池拿到资源必须先拿到通行证，
 * 如果线程暂时拿不到通行证，线程就会被阻断进入等待状态。
 */
public class SemaphoreTest {
	/**
	 * 模拟资源池的类
	 * 只为池发放2个通行证，即同时只允许2个线程获得池中的资源。
	 */
	public static class Pool {
		// 保存资源池中的资源
		ArrayList<String> poolList = null;
		// 通行证
		Semaphore pass = null;
		Lock lock = new ReentrantLock();
		public Pool(int size) {
			// 初始化资源池
			poolList = new ArrayList<String>();
			for (int i = 0; i < size; i++) {
				poolList.add("Resource " + i);
			}
			// 发放2个通行证
			pass = new Semaphore(2);
		}

		/**
		 * 获取通行证,并获取资源
		 */
		public String get() throws InterruptedException {			
			System.out.println("Try to get a pass...");
			// 获取通行证,只有得到通行证后才能得到资源,在得到通行证之前线程将一直被阻塞
			pass.acquire();
			System.out.println("Got a pass");
			return getResource();
		}
		/**
		 * 归还通行证,并归还资源
		 */
		public void put(String resource) {
			// 归还通行证，并归还资源
			System.out.println("Released a pass");
			pass.release();
			releaseResource(resource);
		}

		/**
		 * 获取资源
		 */
		private String getResource() {
			lock.lock();
			String result = poolList.remove(0);
			System.out.println("资源 " + result + " 被取走");
			lock.unlock();
			return result;
		}

		/**
		 * 归还资源
		 */
		private void releaseResource(String resource) {
			lock.lock();
			System.out.println("资源 " + resource + " 被归还");
			poolList.add(resource);
			lock.unlock();
		} 
	}
	
	public static void testPool() {
		// 准备10个资源的资源池，由于只有两个通行证，同时只允许2个线程获得池中的资源
		final Pool aPool = new Pool(10);
		Runnable worker = new Runnable() {
			public void run() {
				String resource = null;
				try {
					//取得resource，前提是取得通行证
					resource = aPool.get();
					//用resource做工作
					System.out.println("I am working on " + resource);
					Thread.sleep(500);
					System.out.println("I finished on " + resource);
				} catch (InterruptedException ex) {
				}
				//归还resource，同时归还通行证
				aPool.put(resource);
			}
		};
		// 启动5个任务
		ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
		for (int i = 0; i < 5; i++) {
			service.submit(worker);
		}
		service.shutdown();
	} 
	
	public static void main(String[] args) {
		SemaphoreTest.testPool();
	}
}

 

四、 JAVA多线程之Callable

import java.util.concurrent.Callable;

/**
 * Callable是类似于Runnable的接口，实现Callable接口的类和实现Runnable的类都是可被其它
 * 线程执行的任务。Callable和Runnable有几点不同： 
 * Callable规定的方法是call()，而Runnable规定的方法是run().
 * Callable的任务执行后可返回值，而Runnable的任务是不能返回值的。 
 * call（）方法可抛出异常，而run（）方法是不能抛出异常的。
 * 运行Callable任务可拿到一个Future对象，通过Future对象可了解任务执行情况，可取消任务的执行，
 * 还可获取任务执行的结果。
 */
public class DoCallStuff implements Callable {
	private int aInt;
	public DoCallStuff(int aInt) {
		this.aInt = aInt;
	}
	public String call() throws Exception { 
		boolean resultOk = false;
		if (aInt == 0) {
			resultOk = true;
		} else if (aInt == 1) {
			while (true) { 
				System.out.println("looping....");
				Thread.sleep(3000);
			}
		} else {
			throw new Exception("Callable terminated with Exception!"); 
		}
		if (resultOk) {
			return "Task done.";
		} else {
			return "Task failed";
		}
	}	
}

 

五、JAVA多线程之CopyOnWriteArrayList

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;
import java.util.concurrent.CopyOnWriteArrayList;

/**
 * 
 *同步集合类：ConcurrentHashMap，CopyOnWriteArrayList，CopyOnWriteArraySet等
 *
 *CopyOnWriteArrayList在进行数据修改时，都不会对数据进行锁定，每次修改时，先拷贝整个数组，
 *然后修改其中的一些元素，完成上述操作后，替换整个数组的指针。对CopyOnWriteArrayList进行读取时，
 *也不进行数据锁定，直接返回需要查询的数据，如果需要返回整个数组，那么会将整个数组拷贝一份，再返回，
 *保证内部array在任何情况下都是只读的。
 *如果需要频繁对CopyOnWriteArrayList进行修改，而很少读取的话，那么会严重降低系统性能。
 *因为没有锁的干预，所以CopyOnWriteArrayLIst在少量修改，频繁读取的场景下，有很好的并发性能。
 *
 */
public class CopyOnWriteArrayListTest {
	
	/**
	 * 集合的线程并发问题
	 */
	public void test1(){
		Collection<User> list = new ArrayList<User>();
		list.add(new User("张三",28));
		list.add(new User("李四",38));
		list.add(new User("王五",29));
		Iterator<User> itrUser = list.iterator();
		while(itrUser.hasNext()){
			User user = itrUser.next();
			if("王五".equals(user.getName())){
				list.remove(user);
			}else{
				System.out.println(user.getName()+"   "+user.getAge());
			}
		}		
	}
	
	/**
	 * 集合的线程并发问题改进，采用同步集合类
	 */
	public void test2(){
		Collection<User> list = new CopyOnWriteArrayList<User>();
		list.add(new User("张三",28));
		list.add(new User("李四",38));
		list.add(new User("王五",29));
		Iterator<User> itrUser = list.iterator();
		while(itrUser.hasNext()){
			User user = itrUser.next();
			if("王五".equals(user.getName())){
				list.remove(user);
			}else{
				System.out.println(user.getName()+"   "+user.getAge());
			}
		}		
	}

	/**
	 * @param args
	 */
	public static void main(String[] args) {
		
		CopyOnWriteArrayListTest listTest = new CopyOnWriteArrayListTest();
		// 普通集合类，产生线程并发问题，抛出异常
		//listTest.test1();
		// 同步集合类，线程安全，不抛出异常
		listTest.test2();

	}

}