Java中的并发工具类详解

简介: Java中的并发工具类详解

Java中的并发工具类详解

在Java编程中,处理并发编程是至关重要的,特别是在多核处理器和分布式系统中。Java提供了一系列的并发工具类,用于简化多线程编程和处理并发任务。本文将深入探讨Java中几个重要的并发工具类,包括它们的用途、实现原理和示例代码。

1. CountDownLatch

CountDownLatch概述

CountDownLatch是一种同步工具,允许一个或多个线程等待其他线程完成操作。它通过一个计数器实现,当计数器值为0时,所有等待的线程将被释放。

package cn.juwatech.example;

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

public class CountDownLatchExample {
   

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
   
        CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3);

        Runnable task = () -> {
   
            try {
   
                // 模拟耗时操作
                Thread.sleep(1000);
                System.out.println("任务完成");
                latch.countDown();
            } catch (InterruptedException e) {
   
                e.printStackTrace();
            }
        };

        // 启动三个线程执行任务
        new Thread(task).start();
        new Thread(task).start();
        new Thread(task).start();

        // 等待所有任务完成
        latch.await();
        System.out.println("所有任务已完成");
    }
}

2. Semaphore

Semaphore概述

Semaphore是一种计数信号量,用于控制同时访问特定资源的线程数量。它可以用于限流、连接池等场景。

package cn.juwatech.example;

import java.util.concurrent.Semaphore;

public class SemaphoreExample {
   

    public static void main(String[] args) {
   
        Semaphore semaphore = new Semaphore(2); // 允许最多两个线程同时访问

        Runnable task = () -> {
   
            try {
   
                semaphore.acquire();
                System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + "获取许可");
                // 模拟业务操作
                Thread.sleep(2000);
                semaphore.release();
                System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + "释放许可");
            } catch (InterruptedException e) {
   
                e.printStackTrace();
            }
        };

        // 启动五个线程
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
   
            new Thread(task).start();
        }
    }
}

3. CyclicBarrier

CyclicBarrier概述

CyclicBarrier允许一组线程互相等待,直到到达某个公共屏障点。它可以用于分阶段任务的并行计算。

package cn.juwatech.example;

import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;

public class CyclicBarrierExample {
   

    public static void main(String[] args) {
   
        CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(3, () -> System.out.println("所有线程到达屏障点"));

        Runnable task = () -> {
   
            try {
   
                // 模拟任务执行
                Thread.sleep(1000);
                System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + "到达屏障点");
                barrier.await();
                System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + "继续执行");
            } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
   
                e.printStackTrace();
            }
        };

        // 启动三个线程
        new Thread(task).start();
        new Thread(task).start();
        new Thread(task).start();
    }
}

4. CompletableFuture

CompletableFuture概述

CompletableFuture是Java 8引入的异步编程工具,提供了非常方便的API来处理异步任务和组合多个异步操作。

package cn.juwatech.example;

import java.util.concurrent.CompletableFuture;

public class CompletableFutureExample {
   

    public static void main(String[] args) {
   
        CompletableFuture<Void> future = CompletableFuture.runAsync(() -> {
   
            // 异步任务
            System.out.println("异步任务执行");
        });

        future.thenRun(() -> System.out.println("依赖任务执行"));
    }
}

5. Phaser

Phaser概述

Phaser是Java 7中引入的高级并发同步工具,用于控制多阶段并发任务的执行。

package cn.juwatech.example;

import java.util.concurrent.Phaser;

public class PhaserExample {
   

    public static void main(String[] args) {
   
        Phaser phaser = new Phaser(3);

        Runnable task = () -> {
   
            System.out.println("执行阶段1");
            phaser.arriveAndAwaitAdvance();

            System.out.println("执行阶段2");
            phaser.arriveAndAwaitAdvance();

            System.out.println("执行阶段3");
            phaser.arriveAndDeregister();
        };

        // 启动三个线程
        new Thread(task).start();
        new Thread(task).start();
        new Thread(task).start();
    }
}

总结

本文详细介绍了Java中几个重要的并发工具类,包括CountDownLatch、Semaphore、CyclicBarrier、CompletableFuture和Phaser。这些工具类在多线程编程中扮演着重要角色,帮助开发者实现复杂的并发控制和任务协调。通过合理地使用这些工具类,可以提高程序的并发性能和可维护性。

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