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并发艺术(三)预热篇:探索 JUC 下的并发工具包

见解分享

并发的世界浩瀚无垠,而 Java 提供的并发实用工具库 (JUC) 如同指路明灯,指引我们安全高效地探索并发编程的奥秘。在本篇文章中,我们暂且放下 synchronized 和 lock,深入了解 JUC 中鲜为人知的并发工具,为以后的工作中应对并发难题提供强有力的武器。

CountDownLatch:等待所有子任务完成

就像一场接力赛,CountDownLatch 充当发令枪,等待所有子任务完成才允许主任务继续。它的构造函数告诉我们:

CountDownLatch(int count)

count 代表需要完成的子任务数量。每次子任务完成后调用 countDown() 方法,直到 count 减为 0 时,await() 方法才会解除阻塞,主任务继续执行。

Phaser:更细粒度的同步

Phaser 比 CountDownLatch 更灵活,它允许我们设置多个阶段,每个阶段都有自己的计数器。子任务可以自由地进入和离开特定阶段,而 Phaser 会根据每个阶段的计数器来阻塞或释放主任务。

CyclicBarrier:所有线程在特定点同步

CyclicBarrier 与 CountDownLatch 类似,但它有个独特之处:当计数器减为 0 时,它会自动重置,允许线程多次重复同步过程。这对于需要定期协调多个线程的任务非常有用。

Semaphore:限制同时访问资源的线程数

Semaphore 就像一个交通信号灯,限制同时访问共享资源的线程数。它通过构造函数中的许可证数量来控制访问:

Semaphore(int permits)

acquire() 方法获取许可证,而 release() 方法归还许可证,确保资源不会被过度使用。

Exchanger:在两个线程之间交换对象

Exchanger 充当中间人,允许两个线程交换对象。每个线程调用 exchange() 方法将自己的对象传递给对方,然后阻塞直到收到对方返回的对象。这对于需要交换数据或任务而又不阻塞其他线程非常有用。

StampedLock:读写锁的增强版本

StampedLock 是 ReentrantLock 的增强版本,它引入了乐观读写锁的概念。与悲观读写锁不同,乐观读写锁允许多个线程同时进行读取,仅当需要写入时才阻塞读取线程。这极大地提高了并发性。

总结

这些 JUC 并发工具如同我们探索并发世界的指南针,帮助我们解决各种同步和并发问题。掌握这些工具,可以显著提升我们的并发编程能力,为构建高性能、可扩展且可靠的应用程序奠定坚实基础。