详解JUC 常用4大并发工具类

什么是JUC？

JUC，指的是Java Util Concurrency，是Java在1.5版本中新引入的一个并发工具包，主要提供了在多线程环境下进行协作时所需的工具类和数据结构，包括锁、信号量、线程池等。

为什么需要使用JUC？

在传统的Java并发编程中，我们通常使用synchronized关键字进行线程同步，同时也可以使用wait()和notify()等方法进行线程间协作，但是这些方法的灵活性较差，并且在程序规模扩大时容易出现死锁等问题。而JUC提供的工具类和数据结构则解决了这些问题，提高了程序的并发性能、可伸缩性和可维护性。

常用的JUC工具类

JUC提供了很多工具类和数据结构，其中最常用的就是以下4大类：

1. ReentrantLock

ReentrantLock是一个可重入锁，可以替代synchronized关键字来进行线程同步。ReentrantLock的特点是可以支持公平锁和非公平锁。

以下是ReentrantLock的使用示例：

import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class TestReentrantLock {
    private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

    public void print() {
        lock.lock();
        try {
            // 需要进行线程同步的代码段
            System.out.println("hello world");
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

2. Condition

Condition是一个在多线程间协作时比较有用的工具类，它可以让线程进行等待和唤醒操作。Condition需要配合ReentrantLock使用。

以下是Condition的使用示例：

import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class TestCondition {
    private ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    private Condition condition = lock.newCondition();

    public void print() {
        lock.lock();
        try {
            // 判断是否满足线程唤醒的条件
            while (!conditionMet()) {
                // 等待线程唤醒
                condition.await();
            }
            // 需要进行线程同步的代码段
            System.out.println("hello world");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    public void signal() {
        lock.lock();
        try {
            // 唤醒等待的线程
            condition.signal();
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    private boolean conditionMet() {
        // 判断唤醒条件是否满足
        return true;
    }
}

3. Semaphore

Semaphore是一个信号量，可以用来控制并发线程的数量。Semaphore通常用于限流等场景。

以下是Semaphore的使用示例：

import java.util.concurrent.Semaphore;

public class TestSemaphore {
    private Semaphore semaphore = new Semaphore(5); // 控制并发线程数量为5

    public void print() {
        try {
            semaphore.acquire(); // 获取信号量
            // 需要进行线程同步的代码段
            System.out.println("hello world");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            semaphore.release(); // 释放信号量
        }
    }
}

4. CountdownLatch

CountdownLatch是一个倒计时计数器，可以用来协调多个线程之间的操作。CountdownLatch的使用场景通常是让多个线程等待某些操作完成后再执行。

以下是CountdownLatch的使用示例：

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

public class TestCountDownLatch {
    private CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(2); // 两个线程需要等待

    public void print() {
        try {
            // 等待操作完成
            countDownLatch.await();
            // 需要进行线程同步的代码段
            System.out.println("hello world");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public void done() {
        // 操作完成后计数器减1
        countDownLatch.countDown();
    }
}

总结

JUC提供了很多强大的并发工具类和数据结构，其中4大常用的工具类包括ReentrantLock、Condition、Semaphore和CountdownLatch。在编写多线程代码时，可以根据具体需求选择合适的工具类来进行线程同步、线程间协作等操作，提高程序的并发性能和可维护性。