线程池--java.util.concurrent 多线程框架（二）

当然线程池也要显式退出了。

package concurrent;
import java.io.File;
import java.io.FileFilter;
import java.util.concurrent.BlockingQueue;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
import java.util.concurrent.atomic.AtomicInteger;

public class TestBlockingQueue
{
static
long randomTime() {
return
(long) (Math.random()
* 1000);
}

public static
void main(String[]
args) {
// 能容纳100个文件
final
BlockingQueue queue = new
LinkedBlockingQueue(100);
// 线程池
final
ExecutorService exec = Executors.newFixedThreadPool(5);
final
File root = new
File(“F:\\JavaLib”);
// 完成标志
final
File exitFile = new
File(“”);
// 读个数
final
AtomicInteger rc = new
AtomicInteger();
// 写个数
final
AtomicInteger wc = new
AtomicInteger();
// 读线程
Runnable read =
new Runnable() {
public
void run() {
scanFile(root);
scanFile(exitFile);
}

public
void scanFile(File file) {
if
(file.isDirectory()) {
File[]
files = file.listFiles(new
FileFilter() {
public
boolean accept(File pathname) {
return
pathname.isDirectory()

4000
|| pathname.getPath().endsWith(“.java”);
}
});
for
(File one : files)
scanFile(one);
} else
{
try
{
int
index = rc.incrementAndGet();
System.out.println(“Read0: ”
+ index + ” “
+ file.getPath());
queue.put(file);
} catch
(InterruptedException e) {
}
}
}
};
exec.submit(read);
// 四个写线程
for
(int
index = 0; index <
4; index++) {
// write thread
final
int NO = index;
Runnable write =
new Runnable() {
String threadName =
“Write” + NO;
public
void run() {
while
(true) {
try
{
Thread.sleep(randomTime());
int
index = wc.incrementAndGet();
File file = queue.take();
// 队列已经无对象
if
(file == exitFile) {
// 再次添加”标志”，以让其他线程正常退出
queue.put(exitFile);
break;
}
System.out.println(threadName +
“: ” + index +
” “
+ file.getPath());
} catch
(InterruptedException e) {
}
}
}
};
exec.submit(write);
}
exec.shutdown();
}
}

从名字可以看出，CountDownLatch是一个倒数计数的锁，当倒数到0时触发事件，也就是开锁，其他人就可以进入了。在一些应用场合中，需要等待某个条件达到要求后才能做后面的事情；同时当线程都完成后也会触发事件，以便进行后面的操作。
 

CountDownLatch最重要的方法是countDown()和await()，前者主要是倒数一次，后者是等待倒数到0，如果没有到达0，就只有阻塞等待了。

一个CountDouwnLatch实例是不能重复使用的，也就是说它是一次性的，锁一经被打开就不能再关闭使用了，如果想重复使用，请考虑使用CyclicBarrier。

下面的例子简单的说明了CountDownLatch的使用方法，模拟了100米赛跑，10名选手已经准备就绪，只等裁判一声令下。当所有人都到达终点时，比赛结束。

同样，线程池需要显式shutdown。

package 
concurrent;

 

import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class TestCountDownLatch
{
public static
void main(String[]
args)
throws InterruptedException
{
// 开始的倒数锁
final
CountDownLatch begin = new
CountDownLatch(1);
// 结束的倒数锁
final
CountDownLatch end = new
CountDownLatch(10);
// 十名选手
final
ExecutorService exec = Executors.newFixedThreadPool(10);
for(int
index = 0; index <
10; index++) {
final
int NO = index +
1;
Runnable run =
new Runnable(){
public
void run() {
try
{
begin.await();
Thread.sleep((long) (Math.random()
* 10000));
System.out.println(“No.”
+ NO + ” arrived”);
} catch
(InterruptedException e) {
} finally
{
end.countDown();
}
}
};
exec.submit(run);
}
System.out.println(“Game Start”);
begin.countDown();
end.await();
System.out.println(“Game Over”);
exec.shutdown();
}
}

运行结果:

Game Start

No.4 arrived

No.1 arrived

No.7 arrived

No.9 arrived

No.3 arrived

No.2 arrived

No.8 arrived

No.10 arrived

No.6 arrived

No.5 arrived

Game Over

有时候在实际应用中，某些操作很耗时，但又不是不可或缺的步骤。比如用网页浏览器浏览新闻时，最重要的是要显示文字内容，至于与新闻相匹配的图片就没有那么重要的，所以此时首先保证文字信息先显示，而图片信息会后显示，但又不能不显示，由于下载图片是一个耗时的操作，所以必须一开始就得下载。
 

Java的并发库的Future类就可以满足这个要求。Future的重要方法包括get()和cancel()，get()获取数据对象，如果数据没有加载，就会阻塞直到取到数据，而
cancel()是取消数据加载。另外一个get(timeout)操作，表示如果在timeout时间内没有取到就失败返回，而不再阻塞。

下面的Demo简单的说明了Future的使用方法：一个非常耗时的操作必须一开始启动，但又不能一直等待；其他重要的事情又必须做，等完成后，就可以做不重要的事情。

package 
concurrent;

 

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;

public class TestFutureTask
{
public static
void main(String[]
args)throws
InterruptedException,
ExecutionException
{
final
ExecutorService exec = Executors.newFixedThreadPool(5);
Callable call =
new Callable() {
public
String call()
throws Exception
{
Thread.sleep(1000
* 5);
return
“Other less important but longtime things.”;
}
};
Future task = exec.submit(call);
// 重要的事情
Thread.sleep(1000
* 3);
System.out.println(“Let’s do important things.”);
// 其他不重要的事情
String obj = task.get();
System.out.println(obj);
// 关闭线程池
exec.shutdown();
}
}

运行结果：

Let’s do important things.

Other less important but longtime things.

考虑以下场景：浏览网页时，浏览器了5个线程下载网页中的图片文件，由于图片大小、网站访问速度等诸多因素的影响，完成图片下载的时间就会有很大的不同。如果先下载完成的图片就会被先显示到界面上，反之，后下载的图片就后显示。
 

Java的并发库的CompletionService可以满足这种场景要求。该接口有两个重要方法：submit()和take()。submit用于提交一个runnable或者callable，一般会提交给一个线程池处理；而take就是取出已经执行完毕runnable或者callable实例的Future对象，如果没有满足要求的，就等待了。
CompletionService还有一个对应的方法poll，该方法与take类似，只是不会等待，如果没有满足要求，就返回null对象。

package 
concurrent;

 

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.CompletionService;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.ExecutorCompletionService;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;

public class TestCompletionService
{
public static
void main(String[]
args)
throws InterruptedException,
ExecutionException
{
ExecutorService exec = Executors.newFixedThreadPool(10);
CompletionService serv =

new
ExecutorCompletionService(exec);

for
(int
index = 0; index <
5; index++) {
final
int NO = index;
Callable downImg =
new Callable() {
public
String call()
throws Exception
{
Thread.sleep((long) (Math.random()
* 10000));
return
“Downloaded Image ” + NO;
}
};
serv.submit(downImg);
}

Thread.sleep(1000
* 2);
System.out.println(“Show web content”);
for
(int
index = 0; index <
5; index++) {
Future task = serv.take();
String img = task.get();
System.out.println(img);
}
System.out.println(“End”);
// 关闭线程池
exec.shutdown();
}
}

运行结果:

Show web content

Downloaded Image 1

Downloaded Image 2

Downloaded Image 4

Downloaded Image 0

Downloaded Image 3

End

操作系统的信号量是个很重要的概念，在进程控制方面都有应用。Java并发库的Semaphore可以很轻松完成信号量控制，Semaphore可以控制某个资源可被同时访问的个数，acquire()获取一个许可，如果没有就等待，而release()释放一个许可。比如在Windows下可以设置共享文件的最大客户端访问个数。

Semaphore维护了当前访问的个数，提供同步机制，控制同时访问的个数。在数据结构中链表可以保存“无限”的节点，用Semaphore可以实现有限大小的链表。另外重入锁ReentrantLock也可以实现该功能，但实现上要负责些，代码也要复杂些。

下面的Demo中申明了一个只有5个许可的Semaphore，而有20个线程要访问这个资源，通过acquire()和release()获取和释放访问许可。

package 
concurrent;

 

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;

public class TestSemaphore
{
public static
void main(String[]
args) {
// 线程池
ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();
// 只能5个线程同时访问
final
Semaphore semp = new
Semaphore(5);
// 模拟20个客户端访问
for
(int
index = 0; index <
20; index++) {
final
int NO = index;
Runnable run =
new Runnable() {
public
void run() {
try
{
// 获取许可
semp.acquire();
System.out.println(“Accessing: ”
+ NO);
Thread.sleep((long) (Math.random()
* 10000));
// 访问完后，释放
semp.release();
} catch
(InterruptedException e) {
}
}
};
exec.execute(run);
}
// 退出线程池
exec.shutdown();
}
}

运行结果：

Accessing: 0

Accessing: 1

Accessing: 2

Accessing: 3

Accessing: 4

Accessing: 5

Accessing: 6

Accessing: 7

Accessing: 8

Accessing: 9

Accessing: 10

Accessing: 11

Accessing: 12

Accessing: 13

Accessing: 14

Accessing: 15

Accessing: 16

Accessing: 17

Accessing: 18

Accessing: 19