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ReentrantLock
Semaphore(信号量)
计数器——CountDownLatch
"JUC"是"Java Util Concurrent"的缩写，代表Java提供的一套并发工具类。这些工具类大大简化了编程并发和多线程应用的复杂性，提供了更高级、更强大、更安全的并发操作功能。以下是一些常见的JUC类：
-
ExecutorService、ThreadPoolExecutor、Executors：这些类用于线程池的创建和管理。它们可以控制线程的数量，自动管理线程的生命周期，并提供将任务提交到线程池执行的方法。 -
Future和Callable：Future表示异步计算的结果，Callable则是具有返回值的Runnable，用于在ExecutorService中执行任务。 -
CountDownLatch：一个同步辅助类，在完成一组正在其它线程中执行的操作之前，它允许一个或多个线程一直等待。 -
CyclicBarrier：它允许一组线程互相等待，直到所有线程都达到一个公共的屏障点。 -
Semaphore：一个计数信号量，常用于限制可以访问某些资源（物理或逻辑的）的线程数目。 -
ConcurrentHashMap：一个线程安全的HashMap。 -
AtomicInteger、AtomicLong、AtomicReference等：原子变量类，用于实现无锁的线程安全操作。 -
Lock、ReentrantLock、Condition：显示锁和条件对象，用于实现比synchronized更复杂的线程同步和通信。
此处主要介绍一下之前没有提到的类 (其它类的使用可以在我多线程的专栏查看)
ReentrantLock
ReentrantLock是标准库为我们提供的另一种锁，顾名思义。该锁也是可重入锁。
我们的Synchronized也是我们标准库提供的锁，那么它们有什么区别呢?
Synchronized: 是直接基于代码块进行加锁解锁的。
ReentrantLock：是使用了lock()方法和unlock()方法进行加锁解锁的。
| 方法 | 作用 |
|---|---|
| lock() | 加锁，获取不到就死等 |
| trylock(time 超时时间) | 加锁，如果一定时间内没有获取到就放弃 |
| unlock() | 解锁 |
我们的ReentrantLock在使用起来可能有一些需要注意的事项：
a. lock写在try之前；
b.一定要在finaly里面进行unlock();
-
lock()方法应在try代码块之前调用。这是因为，如果lock()方法在try代码块内并且发生异常，那么锁可能无法正确获取，而在finally代码块中，unlock()方法仍会被执行。这可能会尝试释放并未真正被线程持有的锁，从而引发IllegalMonitorStateException异常。 -
unlock()方法应在finally代码块中调用，以确保锁一定会被释放，无论try代码块中的代码是否抛出异常。这是因为，如果try代码块中的代码抛出异常，并且unlock()不在finally中被执行，那么可能导致锁没有被正确释放，从而阻止其他线程获取该锁，进一步可能导致死锁现象。
上述是我们ReentrantLock的劣势，当然我们ReentrantLock也是有一些优势的。
1.我们的ReentrantKLock提供了公平锁版本的实现，我们的Synchronized只实现了非公平锁。
2. 我们Synchronized尝试加锁，如果锁已经被占有，就进行阻塞等待(死等)，ReentrantLock提供了更灵活的获取锁的方式: trylock()
| 方法 | 作用 |
|---|---|
| trylock() | 无参数，能加锁就加，加不上就放弃 |
| trylock(time) | 有参数，超过指定时间，加不上锁就放弃 |
3.ReentrantLock提供了一个更方便的等待通知机制，Synchronized搭配的是wait,notify,当我们notify的时候是随即唤醒一个wait状态的线程。ReentrantLock搭配一个Condition类，进行唤醒的时候可以唤醒指定线程。
Semaphore(信号量)
Semaphore(信号量)：信号量本质就是一个计数操作，描述"可用资源的个数"，这里设计两个操作。
P操作：申请一个可用资源，计数器-1
V操作：释放一个可用资源，计数器+1
这里我们的信号量可以搭配着停车场来理解：
我们的停车场的大牌子上就写着，当前剩余车位xx个，当有车进去，就相当于进行了一次P操作，计数器-1，当有车从停车场出来，就相当于进行了一次V操作，计数器+1，当我们的停车场的剩余车位为0时，也就是计数器为0时，如果有车想停车，要么在这里等，要么就去其他停车场。
我们的Semaphore同样提供了两个方法：
| 方法 | 作用 |
|---|---|
| acquire | 申请资源 |
| release | 释放资源 |
我们在这里设计一个场景，我们图书馆一共有5本《算法导论》，但有10个同学去借
public static void main(String[] args) {
Semaphore semaphore = new Semaphore(5);
Runnable runnable = new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
System.out.println("我来借书了");
semaphore.acquire();
System.out.println("我拿到算法导论了!");
Thread.sleep(500); //借阅时间
System.out.println("我还书了");
semaphore.release();
} catch (InterruptedException e) {
throw new RuntimeException(e);
}
}
};
for (int i = 0; i < 10; i++) {
Thread t = new Thread(runnable);
t.start();
}
}
我们的锁（可以认为是一个计数器为1的信号量)，锁是信号量的特殊情况，信号量是锁的一般表达。
实际开发中，锁的出场频率是最高的，但也是有一些特殊的场景会用到信号量。
计数器——CountDownLatch
CountDownLatch是一个小组件，用于处理特殊场景下的。
就类似一场跑步比赛，开始时间是明确的，但结束时间是不确定的，只有所有选手冲线了才算结束。像这种场景，就引入了CountDownLatch.
| 方法 | 作用 |
|---|---|
| CountDownLatch(人数) | 在构造的时候，传入一个计数(参赛选手的个数) |
| await() | 等待所有线程执行结束 |
| countDown() | 表示选手冲线 |
在开始时将CountDownLatch的计数器设定为参赛选手的数量，每个选手在跑完比赛后就调用countDown()方法将计数器减一。然后在比赛主管线程中，可以调用await()方法来等待所有选手完成比赛，也就是等待计数器变为0，此时比赛才算结束。
调用await方法的线程，需要等待其他线程将计数器减为0，才能继续恢复执行。
import java.util.Random; import java.util.concurrent.CountDownLatch; /** * 使用CountDownLatch.await方法的线程会阻塞，直到所有等待线程全部执行结束为止 * 大号进阶版本的join方法 */ public class CountDownLatchTest { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { // 等待线程需要等待的线程数，必须等这10个子线程全部执行完毕再恢复执行 CountDownLatch latch = new CountDownLatch(10); Runnable runnable = new Runnable() { @Override public void run() { try { Thread.sleep(new Random().nextInt(1000)); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "到达终点"); // 计数器 - 1 latch.countDown(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }; for (int i = 0; i < 10; i++) { Thread t = new Thread(runnable, "运动员" + i); t.start(); } // main线程就是裁判线程，需要等待所有运动员到终点再恢复执行 // 直到所有线程调用countdown方法将计数器减为0继续执行 latch.await(); System.out.println("比赛结束"); } }
