7 JUC 三大辅助类
JUC 中提供了三种常用的辅助类，通过这些辅助类可以很好的解决线程数量过
多时 Lock 锁的频繁操作。这三种辅助类为：
- • CountDownLatch: 减少计数
- • CyclicBarrier: 循环栅栏
- • Semaphore: 信号灯
下面我们分别进行详细的介绍和学习
7.1 减少计数 CountDownLatch
CountDownLatch 类可以设置一个计数器，然后通过 countDown 方法来进行
减 1 的操作，使用 await 方法等待计数器不大于 0，然后继续执行 await 方法
之后的语句。
• CountDownLatch 主要有两个方法，当一个或多个线程调用 await 方法时，这
些线程会阻塞
• 其它线程调用 countDown 方法会将计数器减 1(调用 countDown 方法的线程
不会阻塞)
• 当计数器的值变为 0 时，因 await 方法阻塞的线程会被唤醒，继续执行
场景: 6 个同学陆续离开教室后值班同学才可以关门。
CountDownLatchDemopackage com.at
package com.xingchen.juc;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
//演示 CountDownLatch
/**
* @author xing'chen
*/
public class CountDownLatchDemo {
//6个同学陆续离开教室之后，班长锁门
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
//创建CountDownLatch对象，设置初始值
CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(6);
//6个同学陆续离开教室之后
for (int i = 1; i <=6; i++) {
new Thread(()->{
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 号同学离开了教室");
//计数 -1
countDownLatch.countDown();
},String.valueOf(i)).start();
}
//等待
countDownLatch.await();
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 班长锁门走人了");
}
}
7.2 循环栅栏 CyclicBarrier
CyclicBarrier 看英文单词可以看出大概就是循环阻塞的意思，在使用中
CyclicBarrier 的构造方法第一个参数是目标障碍数，每次执行 CyclicBarrier 一
次障碍数会加一，如果达到了目标障碍数，才会执行 cyclicBarrier.await()之后
的语句。可以将 CyclicBarrier 理解为加 1 操作
场景: 集齐 7 颗龙珠就可以召唤神龙
CyclicBarrierDemo
package com.xingchen.juc;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
//集齐7颗龙珠就可以召唤神龙
/**
* @author xing'chen
*/
public class CyclicBarrierDemo {
//创建固定值
private static final int NUMBER = 7;
public static void main(String[] args) {
//创建CyclicBarrier
CyclicBarrier cyclicBarrier =
new CyclicBarrier(NUMBER,()->{
System.out.println("*****集齐7颗龙珠就可以召唤神龙");
});
//集齐七颗龙珠过程
for (int i = 1; i <=7; i++) {
new Thread(()->{
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 星龙被收集到了");
//等待
cyclicBarrier.await();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
},String.valueOf(i)).start();
}
}
}
7.3 信号灯 Semaphore
Semaphore 的构造方法中传入的第一个参数是最大信号量（可以看成最大线
程池），每个信号量初始化为一个最多只能分发一个许可证。使用 acquire 方
法获得许可证，release 方法释放许可
场景: 抢车位, 6 部汽车 3 个停车位
SemaphoreDemo
package com.xingchen.juc;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.Semaphore;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
* @author xing'chen
*/ //6辆汽车，停3个车位
public class SemaphoreDemo {
public static void main(String[] args) {
//创建Semaphore，设置许可数量
Semaphore semaphore = new Semaphore(3);
//模拟6辆汽车
for (int i = 1; i <=6; i++) {
new Thread(()->{
try {
//抢占
semaphore.acquire();
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 抢到了车位");
//设置随机停车时间
TimeUnit.SECONDS.sleep(new Random().nextInt(5));
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" ------离开了车位");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
//释放
semaphore.release();
}
},String.valueOf(i)).start();
}
}
}
8 读写锁
8.1 读写锁介绍
现实中有这样一种场景：对共享资源有读和写的操作，且写操作没有读操作那
么频繁。在没有写操作的时候，多个线程同时读一个资源没有任何问题，所以
应该允许多个线程同时读取共享资源；但是如果一个线程想去写这些共享资源，
就不应该允许其他线程对该资源进行读和写的操作了。
针对这种场景，JAVA 的并发包提供了读写锁 ReentrantReadWriteLock，
它表示两个锁，一个是读操作相关的锁，称为共享锁；一个是写相关的锁，称
为排他锁
1. 线程进入读锁的前提条件：
• 没有其他线程的写锁
• 没有写请求, 或者==有写请求，但调用线程和持有锁的线程是同一个(可重入锁)。==
2. 线程进入写锁的前提条件：
• 没有其他线程的读锁
• 没有其他线程的写锁
而读写锁有以下三个重要的特性：
（1）公平选择性：支持非公平（默认）和公平的锁获取方式，吞吐量还是非公
平优于公平。
（2）重进入：读锁和写锁都支持线程重进入。
（3）锁降级：遵循获取写锁、获取读锁再释放写锁的次序，写锁能够降级成为
读锁。
8.2 ReentrantReadWriteLock
ReentrantReadWriteLock 类的整体结构
public class ReentrantReadWriteLock implements ReadWriteLock,
java.io.Serializable {
/** 读锁 */
private final ReentrantReadWriteLock.ReadLock readerLock;
/** 写锁 */
private final ReentrantReadWriteLock.WriteLock writerLock;
final Sync sync;
/** 使用默认（非公平）的排序属性创建一个新的
ReentrantReadWriteLock */
public ReentrantReadWriteLock() {
this(false);
}
/** 使用给定的公平策略创建一个新的 ReentrantReadWriteLock */
public ReentrantReadWriteLock(boolean fair) {
sync = fair ? new FairSync() : new NonfairSync();
readerLock = new ReadLock(this);
writerLock = new WriteLock(this);
}
/** 返回用于写入操作的锁 */
public ReentrantReadWriteLock.WriteLock writeLock() { return
writerLock; }
/** 返回用于读取操作的锁 */
public ReentrantReadWriteLock.ReadLock readLock() { return
readerLock; }
abstract static class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {}
static final class NonfairSync extends Sync {}
static final class FairSync extends Sync {}
public static class ReadLock implements Lock, java.io.Serializable {}
public static class WriteLock implements Lock, java.io.Serializable {}
}
可以看到，ReentrantReadWriteLock 实现了 ReadWriteLock 接口，
ReadWriteLock 接口定义了获取读锁和写锁的规范，具体需要实现类去实现；
同时其还实现了 Serializable 接口，表示可以进行序列化，在源代码中可以看
到 ReentrantReadWriteLock 实现了自己的序列化逻辑。
8.3 入门案例
场景: 使用 ReentrantReadWriteLock 对一个 hashmap 进行读和写操作
8.3.1 实现案例
package com.xingchen.readwrite;
import java.util.HashMap;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
import java.util.concurrent.locks.ReadWriteLock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantReadWriteLock;
//资源类
class MyCache {
//创建map集合
private volatile Map<String,Object> map = new HashMap<>();
//创建读写锁对象
private ReadWriteLock rwLock = new ReentrantReadWriteLock();
//放数据
public void put(String key,Object value) {
//添加写锁
rwLock.writeLock().lock();
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 正在写操作"+key);
//暂停一会
TimeUnit.MICROSECONDS.sleep(300);
//放数据
map.put(key,value);
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 写完了"+key);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
//释放写锁
rwLock.writeLock().unlock();
}
}
//取数据
public Object get(String key) {
//添加读锁
rwLock.readLock().lock();
Object result = null;
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 正在读取操作"+key);
//暂停一会
TimeUnit.MICROSECONDS.sleep(300);
result = map.get(key);
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" 取完了"+key);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
//释放读锁
rwLock.readLock().unlock();
}
return result;
}
}
/**
* @author xing'chen
*/
public class ReadWriteLockDemo {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
MyCache myCache = new MyCache();
//创建线程放数据
for (int i = 1; i <=5; i++) {
final int num = i;
new Thread(()->{
myCache.put(num+"",num+"");
},String.valueOf(i)).start();
}
TimeUnit.MICROSECONDS.sleep(300);
//创建线程取数据
for (int i = 1; i <=5; i++) {
final int num = i;
new Thread(()->{
myCache.get(num+"");
},String.valueOf(i)).start();
}
}
}
8.4 小结(重要)
• 在线程持有读锁的情况下，该线程不能取得写锁(因为获取写锁的时候，如果发
现当前的读锁被占用，就马上获取失败，不管读锁是不是被当前线程持有)。
• 在线程持有写锁的情况下，该线程可以继续获取读锁（获取读锁时如果发现写
锁被占用，只有写锁没有被当前线程占用的情况才会获取失败）。
原因: 当线程获取读锁的时候，可能有其他线程同时也在持有读锁，因此不能把
获取读锁的线程“升级”为写锁；而对于获得写锁的线程，它一定独占了读写
锁，因此可以继续让它获取读锁，当它同时获取了写锁和读锁后，还可以先释
放写锁继续持有读锁，这样一个写锁就“降级”为了读锁。
