java 信号wait java 信号量线程池

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mob64ca13f446df 2023-11-02 09:09:17

文章标签 java 信号wait 线程池字段数组 文章分类 Java 后端开发

1. 信号量

信号量（Semaphore）是一个线程同步结构，是用于在线程间传递信号，以避免出现信号丢失，或者像锁一样用于保护一个关键区域，信号量负责协调各个线程，以保证线程能够正确、合理的使用公用资源。信号量通过使用计数器来控制对共享资源的访问。如果计数器大于零，则允许访问。如果为零，则拒绝访问。计数器的计数是允许访问共享资源的许可。因此，要访问资源，必须从信号量向线程授予许可。

2.线程池

线程池可以从字面意思进行理解，即可以理解成为多个线程池封装在一起进行操作，因此形成了线程池。线程池主要是为了解决线程生命周期开销问题和资源不足的问题。一个简单的线程池至少需要包含：线程池管理器【创建、销毁并管理线程池，讲工作线程放在线程池中】；工作线程【一个可以循环执行任务的线程，在没有任务时进行等待】；任务队列【提供一种韩冲机制，将没有处理的任务放在任务队列中】；任务接口【每个任务必须实现的接口，主要用来规定任务的入口、任务执行完成后的收尾工作、任务执行状态等、工作线程听过该接接口调度任务的执行】。
构造线程池的几种方式如下所示：

newFixedThreadPool()；
newSingleThreadExecutor；
newCachedThreadPool()；
newSingleThreadScheduledExecutor()；
newScheduledThreadPool()；
下面以newFixedThreadPool()为例创建一个线程池。

package App.executors;
 import java.util.concurrent.Executors;  
 import java.util.concurrent.ExecutorService;  
 public class MyTest{
 public static void main(String[] args){
 // 创建一个可重用固定线程数的线程池 
 ExecutorService ee=Executors.newFixedThreadPool(5);
         // 创建线程 
         Thread t1 = new MyThread();  
         Thread t2 = new MyThread();  
         Thread t3 = new MyThread();  
         Thread t4 = new MyThread();  
         Thread t5 = new MyThread();
         // 将线程放入池中进行执行
          ee.execute(t1);
          ee.execute(t2);
          ee.execute(t3);
          ee.execute(t4);
          ee.execute(t5);
          // 关闭线程池
          ee.shutdown();
 }
 }
 class MyThread extends Thread(){
 public void run(){
 system.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在执行");
 }
 }

3. ThreadLocal

ThreadLocal从字面理解就是一个线程局部变量，线程局部变量（ThreadLocal）就是每个线程都会有一个局部变量，独立于变量的初始化副本，而各个副本是通过线程唯一标识相关联的。

ThreadLocal的方法摘要如下：

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4.原子操作类

从JDK5之后，java提供了粒度更细、量级更轻，并且在多核处理器具有高性能的原子操作类。因为原子操作类把竞争的范围缩小到单个变量上，这可以算是粒度最细的情况了。
原子操作类相当于泛化的volatile变量，能够支持原子读取-修改-写入操作。原子操作类在java.util.concurrent.atomic包下，可以分为4种类型的原子更新类：

原子更新基本类型
原子更新数组类型
原子更新引用
原子更新属性
使用原子方式更新基本类型：
AtomicBoolean:原子更新布尔变量
AtomicInteger:原子更新整型变量
AtomicLong:原子更新长整型变量
通过原子更新数组里的某个元素：
AtomicIntegerArray：原子更新整型数组的某个元素
AtomicLongArray：原子更新长整型数组的某个元素
AtomicReferenceArray：原子更新引用类型数组的某个元素
AtomicIntegerArray常用的方法有：
int addAndSet(int i, int delta)：以原子方式将输入值与数组中索引为i的元素相加
boolean compareAndSet(int i, int expect, int update)：如果当前值等于预期值，则以原子方式更新数组中索引为i的值为update值
需要更新引用类型往往涉及多个变量：
AtomicReference：原子更新引用类型
AtomicReferenceFieldUpdater：原子更新引用类型里的字段
AtomicMarkableReference：原子更新带有标记位的引用类型
如果需要原子更新某个类的某个字段，就需要用到原子更新字段类，可以使用以下几个类：
AtomicIntegerFieldUpdater：原子更新整型字段
AtomicLongFieldUpdater：原子更新长整型字段
AtomicStampedReference：原子更新带有版本号的引用类型。
要想原子更新字段，需要两个步骤：
每次必须使用newUpdater创建一个更新器，并且需要设置想要更新的类的字段
更新类的字段（属性）必须为public volatile

5. 生产者-消费者模式

生产者和消费者问题是一个经典的线程同步问题。生产者（Producer）生产产品（Product），放入仓库（Repertory）；消费者（Consumer）消费产品，从仓库里获取。仓库爆满时生产者等待消费者消费，仓库为空时消费者等待生产者生产。
实际上，生产者消费者模式准确说应该是“生产者-消费者-仓储”模式，离开了仓储，生产者消费者模型就显得没有说服力了,对于此模型，应该明确一下几点：