线程的并发工具类

蔚落 2022-04-23 23:06 250阅读 0赞

## Fork-Join ##

**什么是分而治之？**  
规模为N的问题，N<阈值，直接解决，N>阈值，将N分解为K个小规模子问题，子问题互相对立，与原问题形式相同，将子问题的解合并得到原问题的解

将一个难以直接解决的大问题， 我们把它分解成一个个规格比较小的相同的问题， 方便各个击破  
子问题条件（相互独立， 子问题与原问题的解决方式一样， 递归的解决小问题 后， 把小问题的解合并起来后， 得到了原问题的解）  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxNTcyNjk3_size_16_color_FFFFFF_t_70]

**工作密取**  
线程A 执行完自己的task 后， 从B 的任务队列里获取线程B 没有执行的task （从尾部获取）去执行， 执行完后把结果给B的结果队列里  
好处：提高框架性能， 同时使系统资源得以完全利用

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxNTcyNjk3_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]

 使用的标准范式  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxNTcyNjk3_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]

Fork/Join的同步用法同时演示返回结果值：统计整形数组中所有元素的和

单线程计算：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxNTcyNjk3_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]  
使用 Fork/Join：  
RecursiveTask：表示我们计算任务有返回结果  
RecursiveAction ：没有返回结果

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxNTcyNjk3_size_16_color_FFFFFF_t_70 4]  
重写RecursiveTask 里面的compute 方法

当条件不满足时， 将task 进行拆分， 并将拆分后的task （left right） 交个invokeALL（） 方法。invokeALL 会将left和right 丢给fork/join 框架， 重新去执行compute 方法， 重新去判断是否满足条件， 满足则计算， 不满足则再去拆分。拆分到最小的任务有了结果后， 通过 join 方法拿到最小单元子任务的结果，通过return 一级一级的往上一级的子任务进行提交， 当整个最外层task 运行完成后， 就拿到了整个任务的结果。join（） 方法保证线程执行完  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxNTcyNjk3_size_16_color_FFFFFF_t_70 5]  
main 方法 调用时， 将总任务通过.invoke()提交给ForkJoinPool 去执行, 当整个池执行完后， 就拿到了整个任务的结果

Fork/Join 同步用法ForkJoinPool .invoke()：调用线程没有获得返回结果时， 只能等待。必须等待处理结果后， 调用线程才能往下走。  
![在这里插入图片描述][20190416215049534.png]

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxNTcyNjk3_size_16_color_FFFFFF_t_70 6]

异步用法， ForkJoinPool .execute() 提交完后， 调用线程可以做些自己的事情

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxNTcyNjk3_size_16_color_FFFFFF_t_70 7]  
![在这里插入图片描述][20190416214937864.png]

使用多线程时，线程上下文切换需要时间， 有时候会比单线程慢

## CountDownLatch ##

作用：允许一个或多个线程等待其他线程完成操作后， 继续自己的操作 ，加强版join

latch = new CountDownLatch（6） 参数6 表示 有几个操作完成后， 其他的线程才可以继续它的工作。  
latch .countDown(); countDown负责计数器的减一, 代表还剩几个操作完成  
latch .await用来等待其他线程完成工作，countDown负责计数器的减一

代码示例：  
![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxNTcyNjk3_size_16_color_FFFFFF_t_70 8]

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQxNTcyNjk3_size_16_color_FFFFFF_t_70 9]

## CyclicBarrier ##

让一组线程达到某个屏障，被阻塞，一直到组内最后一个线程达到屏障时，屏障开放，所有被阻塞的线程会继续运行CyclicBarrier(int parties)  
可以在一组线程达到屏障时， 优先执行某个操作， 方便处理更复杂的业务场景

CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)，屏障开放，barrierAction定义的任务会执行  
CountDownLatch和CyclicBarrier辨析  
1、countdownlatch放行由第三者控制，CyclicBarrier放行由一组线程本身控制  
2、countdownlatch放行条件》=线程数，CyclicBarrier放行条件=线程数

## Semaphore ##

用来控制同时访问特定资源的线程数量。 它通过协调各个线程， 以保证合理的使用公共资源  
常用作流量控制， 特别是公用资源有限的应用场景。比如数据库连接池， 有界缓存等

控制同时访问某个特定资源的线程数量，用在流量控制

## Exchange ##

用于进行线程间的数据交换， 它提供一个同步点， 在这个同步点， 两个线程可以交换彼此的数据

## Callable、Future和FutureTask ##

Callable：线程有返回值， 并且可以抛出异常  
Future：用来表示异步计算结果， 可以对具体的任务进行取消， 查询是否完成和获得任务结果  
FutureTask：实现了Future 接口， 还是实现了Runnable 接口。也就是说FutureTask即可以当做一个Runnable执行， 也可以当做Future来获得Callable的运行结果。

isDone，结束，正常还是异常结束，或者自己取消，返回true；  
isCancelled 任务完成前被取消，返回true；  
cancel（boolean）：  
1、 任务还没开始，返回false  
2、 任务已经启动，cancel（true），中断正在运行的任务，中断成功，返回true，cancel（false），不会去中断已经运行的任务  
3、 任务已经结束，返回false

包含图片和文字的文档的处理：图片（云上），可以用future去取图片，主线程继续解析文字。

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