【JavaEE初阶】JUC(java.uitl.concurrent)的常见类

news2024/12/29 13:18:56

🌴Callable 接口

之前讲到Runnable接口，用于描述一个任务，通过Runnable中的run方法来体现的，但是描述的任务没有返回值（run方法是返回void），此处的Callable接口与Runnable接口类似，Callable里面的call方法是有返回值，表示这个线程执行结束要得到的结果是啥

比如我们有以下需求

创建线程计算 1 + 2 + 3 + … + 1000, 如果我们不使用Runnable

使用 Runnable 的实现过程如下：

代码：

这个代码就相当于是让sum在t线程也使用，主线程也使用，这样使主线程和t1线程耦合太大了，若线程较多，就会更加麻烦。

使用Callable就是为了更优雅的解决上述问题

使用 Callable的实现过程如下：

创建一个匿名内部类, 实现 Callable 接口. Callable 带有泛型参数. 泛型参数表示返回值的类型.
重写 Callable 的 call 方法, 完成累加的过程. 直接通过返回值返回计算结果.
把 callable 实例使用 FutureTask 包装一下.
创建线程, 线程的构造方法传入 FutureTask . 此时新线程就会执行 FutureTask 内部的 Callable 的call 方法, 完成计算. 计算结果就放到了 FutureTask 对象中.
在主线程中调用 futureTask.get() 能够阻塞等待新线程计算完毕. 并获取到 FutureTask 中的结果

注意：不是直接将 Callable 引言直接传给Thread，Thread并没有这种构造方法来传入Callable。

标准库提供了一个"辅助"的类，借助这个"辅助"的类对Callable进行包装一层（FutureTask）

总结：

Callable 和 Runnable 相对, 都是描述一个 “任务”. Callable 描述的是带有返回值的任务,
Runnable 描述的是不带返回值的任务.
Callable 通常需要搭配 FutureTask 来使用. FutureTask 用来保存 Callable 的返回结果.
Callable 往往是在另一个线程中执行的, 啥时候执行完并不确定.
FutureTask 就可以负责这个等待结果出来的工作

举个例子可以更好的理解理解 FutureTask：

我们在吃麻辣烫的时候，选完菜之后，服务员都会给我一张小票（取餐号），这个小票就相当于使FutureTask，后面我们可以随时凭这张小票去查看自己的这份麻辣烫做出来了没

🚩 相关面试题：

🎄ReentrantLock

首先怎么读：Re 鹌鹑 t 唠嗑

ReentrantLock是可重入互斥锁. 和 synchronized 定位类似, 都是用来实现互斥效果, 保证线程安全

我们从字面意思上就可以知道 “Reentrant” 这个单词的原意就是 "可重入”，

所以ReentrantLock 也是可重入锁。

🚩ReentrantLock 的用法

lock(): 加锁, 如果获取不到锁就死等.
trylock(超时时间): 加锁, 如果获取不到锁, 等待一定的时间之后就放弃加锁.
unlock(): 解锁

我们在使用ReentrantLock 的时候，我们可能会忘记解锁（如在加锁之后判定条件里面有return，或者抛异常......），若确实要使用ReentrantLock，搭配finally来使用，将解锁操作放到finally中

代码：

🚩ReentrantLock 和 synchronized 的区别

synchronized 只是非公平锁，ReentrantLock 提供了公平锁的实现（默认是非公平锁，需要在构造这个对象的时候，指定一个参数true，才为公平锁）

ReentrantLock提供tryLock操作，给加锁提供了更多的可操作空间，尝试加锁，如果锁已经被获取到了，直接返回失败，而不会继续等待

更强大的唤醒机制.
synchronized 是通过 Object 的 wait / notify 实现等待-唤醒.每次唤醒的是一个随机等待的线程.
ReentrantLock 搭配 Condition 类实现等待-唤醒, 可以更精确控制唤醒某个指定的线程.
synchronized 使用时不需要手动释放锁. ReentrantLock 使用时需要手动释放. 使用起来更灵活,但是也容易遗漏 unlock.

🚩如何选择使用哪个锁?

在实际应用中我们该如何选择锁呢？

锁竞争不激烈的时候, 使用 synchronized, 效率更高, 自动释放更方便.
锁竞争激烈的时候, 使用 ReentrantLock, 搭配 trylock 更灵活控制加锁的行为, 而不是死等.
如果需要使用公平锁, 使用 ReentrantLock

大部分场景都是用 synchronized。

🎍原子类

之前讲过，原子类内部用的是 CAS 实现，所以性能要比加锁实现 i++ 高很多。原子类有以下几个

AtomicBoolean
AtomicInteger
AtomicIntegerArray
AtomicLong
AtomicReference
AtomicStampedReference

这里以 AtomicInteger 举例，常见方法有：

🎋线程池

线程池在前面也讲述过，这里不在讨论~~

🌳信号量 Semaphore

读法：se mer fo

信号量, 用来表示 “可用资源的个数”. 本质上就是一个计数器

听起来高大上，其实不难理解：

可以把信号量想象成是停车场的展示牌: 当前有车位 100 个. 表示有 100 个可用资源.
当有车开进去的时候, 就相当于申请一个可用资源, 可用车位就 -1 (这个称为信号量的 P 操作)
当有车开出来的时候, 就相当于释放一个可用资源, 可用车位就 +1 (这个称为信号量的 V 操作)
如果计数器的值已经为 0 了, 还尝试申请资源, 就会阻塞等待, 直到有其他线程释放资源

围绕信号量有两个基本操作：