JUC 工具箱：并发编程中的必备利器

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2024-01-09 12:04:00

并发编程：掌握 Java 并发实用工具包（JUC）

在当今数据驱动的世界中，并发编程已成为解决复杂计算挑战的必备技能。Java 并发实用工具包（JUC）为 Java 开发人员提供了一系列功能强大的工具，用于应对多线程编程中常见的痛点。

并发编程的挑战

多线程编程因其复杂性而臭名昭著，可能会导致难以追踪的错误、死锁和竞争条件。JUC 工具类的出现正是为了解决这些挑战，通过高层次的抽象简化了并发编程。它们允许开发人员专注于业务逻辑，同时自动处理底层并发机制的复杂性。

JUC 工具类的类型

JUC 工具类分为两大类：

阻塞工具： 这些工具用于协调线程之间的执行。例如 CountDownLatch、CyclicBarrier 和 Semaphore。

非阻塞工具： 这些工具允许线程并发执行而不会发生阻塞。例如 FutureTask、CompletableFuture 和 ConcurrentHashMap。

CountDownLatch

CountDownLatch 是一个同步工具，允许一个或多个线程等待一组其他线程完成任务。每个线程都会递减 CountDownLatch 的计数器，当计数器达到 0 时，等待的线程将被释放。CountDownLatch 常用于应用程序启动、任务协调和分布式系统中的故障处理。

代码示例：

CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3);

// 创建三个线程
Thread t1 = new Thread(() -> {
    // 执行一些任务
    latch.countDown();
});
Thread t2 = new Thread(() -> {
    // 执行一些任务
    latch.countDown();
});
Thread t3 = new Thread(() -> {
    // 执行一些任务
    latch.countDown();
});

// 启动线程
t1.start();
t2.start();
t3.start();

// 等待所有线程完成
latch.await();

// 现在所有线程都完成了，可以继续执行

CyclicBarrier

CyclicBarrier 类似于 CountDownLatch，但它允许线程重复等待。它具有一个固定的计数器，当所有线程到达屏障时，它将重置计数器并允许线程继续执行。CyclicBarrier 通常用于应用程序初始化、并行计算和分布式系统中的数据聚合。

代码示例：

CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(3);

// 创建三个线程
Thread t1 = new Thread(() -> {
    // 执行一些任务
    barrier.await();
});
Thread t2 = new Thread(() -> {
    // 执行一些任务
    barrier.await();
});
Thread t3 = new Thread(() -> {
    // 执行一些任务
    barrier.await();
});

// 启动线程
t1.start();
t2.start();
t3.start();

// 等待所有线程到达屏障
barrier.await();

// 现在所有线程都完成了，可以继续执行

FutureTask

FutureTask 是一个并发任务的封装，它允许在任务完成之前获取其结果。它提供了一个 get() 方法，用于获取任务结果，如果任务尚未完成，则会阻塞调用线程。FutureTask 通常用于异步编程和并行计算。

代码示例：

// 创建一个 FutureTask
FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<>(() -> {
    // 执行一些任务
    return 10;
});

// 创建一个线程来执行 FutureTask
Thread thread = new Thread(futureTask);
thread.start();

// 获取 FutureTask 的结果
int result = futureTask.get(); // 如果任务尚未完成，则此方法将阻塞

// 使用结果
System.out.println("结果：" + result);