Thinking in java 之并發(fā)其五：強大的 JUC 包

一、前言

java 的 java.util.concurrent 是 java 用于提供一些并發(fā)程序所需功能的類包。它的功能全面且強大，在前面，我們已經使用過原子基本變量，BlockingQueue 等類?，F在，我們需要更加深入的去了解 JUC 的強大功能。

二、CountDownLatch

該類用來同步一個或多個任務，強制它們等待由其他任務執(zhí)行的一組操作完成。

在 CountDownLatch 對象中設置一個初始的計數值，任何在這個對象上調用 wait() 的方法都講阻塞，直至這個計數值到達0。其他任務在結束工作時，可以在該對象上調用 countDown() 來減小這個數值。同事，CountDownLatch 只能出發(fā)一次，計數值不能被重置。如果有重置的需要，可以使用 CyclicBarrier。

先來看一個使用 CountDownLatch 的簡單示例：

package JUCTest;

import java.util.Random;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

class TaskPortion implements Runnable{
    private static int counter = 0;
    private final int id = counter++;
    private static Random rand = new Random(47);
    private final CountDownLatch countDownLatch;
    public TaskPortion(CountDownLatch countDownLatch) {
        this.countDownLatch = countDownLatch;
    }
    @Override
    public void run() {
        try {
            doWork();
            countDownLatch.countDown();
        }catch(InterruptedException e) {
            System.out.println("Exit");
        }
    }

    public void doWork() throws InterruptedException{
        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(rand.nextInt(20000));
        System.out.println(this + " complete");
    }

    public String toString() {
        return "TaskPorition : " + id;
    }

}

class WaitingTask implements Runnable{
    private static int counter = 0;
    private final int id = counter++;
    private final CountDownLatch countDownLatch;
    public WaitingTask(CountDownLatch countDownLatch) {
        this.countDownLatch = countDownLatch;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            countDownLatch.await();
            System.out.println("latch barrier pass for " + this);
        }catch(InterruptedException e) {
            System.out.println(this + "interrupted");
        }
    }

    public String toString() {
        return "TaskPorition : " + id;
    }
}
public class CountDownLatchDemo {
    static final int SIZE = 10;
    public static void main(String args[]) {
        ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();
        CountDownLatch latch = new CountDownLatch(SIZE);
        for(int i=0;i<10;i++) {
            exec.execute(new WaitingTask(latch));
        }
        for(int i=0;i<SIZE;i++) {
            exec.execute(new TaskPortion(latch));
        }
        System.out.println("Launched all tasls");
        exec.shutdown();
    }
}
//output
/*Launched all tasls
TaskPorition : 5 complete
TaskPorition : 1 complete
TaskPorition : 4 complete
TaskPorition : 3 complete
TaskPorition : 9 complete
TaskPorition : 0 complete
TaskPorition : 7 complete
TaskPorition : 8 complete
TaskPorition : 6 complete
TaskPorition : 2 complete
latch barrier pass for TaskPorition : 1
latch barrier pass for TaskPorition : 2
latch barrier pass for TaskPorition : 0
latch barrier pass for TaskPorition : 6
latch barrier pass for TaskPorition : 7
latch barrier pass for TaskPorition : 3
latch barrier pass for TaskPorition : 4
latch barrier pass for TaskPorition : 5
latch barrier pass for TaskPorition : 8
latch barrier pass for TaskPorition : 9
*/

通過前面章節(jié)的內容，我們可以很容一個實現 “A 任務 等到 B 任務完成之后再去執(zhí)行” 的功能，而在上述例子中，B 任務是由 10 個子任務構成的。通過 CountDownLatch 我們沒完成一個子任務，就會是 countDownLatch 減1。等待所有子任務完成，countDownLatch 變?yōu)?后，啟動 A 任務。

二、CyclicBarrier

countDownLatch 可以使某個任務完成之后進入阻塞狀態(tài)，阻塞狀態(tài)持續(xù)到其他相關任務全部完成之后（countDownLatch 變?yōu)?）。CyclicBarrier 類似于countDownLatch ，和 countDownLatch 的區(qū)別在于。在所有任務完成之后，CyclicBarrier 的計數器會重置。

先看一個簡單的示例：

package JUCTest;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

class Horse implements Runnable{
    private static int counter = 0;
    private final int id = counter++;
    private int strides = 0;
    private static Random rand = new Random(47);
    private static CyclicBarrier barrier;
    public Horse(CyclicBarrier b) {
        barrier = b;
    }
    public synchronized int getStrides() {
        return strides;
    }
    @Override
    public void run() {
        try {
            while(!Thread.interrupted()) {
                synchronized(this) {
                    strides += rand.nextInt(3);
                }
                barrier.await();
            }
        }catch(InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }catch(BrokenBarrierException e) {
            throw new RuntimeException(e);
        }
    }

    public String toString() {
        return "Horse " + id +" ";
    }

    public String tracks(){
        StringBuilder s = new StringBuilder();
        for(int i=0;i<getStrides();i++) {
            s.append("*");
        }
        s.append(id);
        return s.toString();
    }
}
public class HorseRace {

    static final int FINISH_LINE = 75;
    private List<Horse> horses = new ArrayList<Horse>();
    private ExecutorService exec =  Executors.newCachedThreadPool();
    private CyclicBarrier barrier;
    public HorseRace(int nHorses,final int pause) {
        barrier = new CyclicBarrier(nHorses,new Runnable() {
            public void run() {
                StringBuilder s = new StringBuilder();
                for(int i=0;i<FINISH_LINE;i++) {
                    s.append("=");
                }
                System.out.println(s);
                for(Horse horse : horses)
                    System.out.println(horse.tracks());
                for(Horse horse : horses) {
                    if(horse.getStrides() >= FINISH_LINE) {
                        System.out.println(horse + "Won!");
                        exec.shutdownNow();
                        return;
                    }
                }
                try {
                    TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(pause);
                }catch(InterruptedException e) {
                    System.out.println("barrier-action sleep interrupted");
                }
            }
        });
        for(int i=0;i<nHorses;i++) {
            Horse horse = new Horse(barrier);
            horses.add(horse);
            exec.execute(horse);
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        int nHorses = 7;
        int pause = 200;
        new HorseRace(nHorses,pause);
    }

}

上述程序是一個模擬賽馬的操作，一共有75個柵欄，每個馬的速度都不一樣的，所以每次打印每只馬跨越了多少柵欄時，會出現你追我趕的情況。但是程序內在邏輯是怎么樣呢？

我們可以把馬對應成一個任務，馬跨域柵欄是一次 run() 方法內部走完了一次循環(huán)。

CyclicBarrier 就相當于一堵墻，它橫在所有馬的前方，當馬完成一次操作（隨機跨越1~3個柵欄），它來到了墻面前，被墻擋住(代碼是通過 await() 實現的)。等所有的馬（具體幾只是在 CyclicBarrier 的構造函數里確定的）都來到墻面前的時候，墻打開，所有馬進行下一次操作。

可以推測出來，CyclicBarrier 內部一定有一個計數器（通過查看源碼可以知道 在構造函數里是把值賦給 final int parties 和 int count 的，前者是 final 無法改變用于重置計數器使用，后者用于計數），我們沒調用一次 await() 方法，這個計數器就會減1。直到我們調用了 parties 次 await() 計數器變?yōu)?0 。然后所有任務可以進行一下步，同時，計數器變?yōu)?parties ，繼續(xù)阻塞任務進入再下一步的操作，直到它再次為0；

ps: 通過源碼可以肯定我們的推測，事實上 每次我們調用 await()， count 就會遞減，而當 count 為 0 時，就會調用 nextGeneration 方法。nextGeneration 會把計數器重置，同時會喚醒阻塞的任務。順便一提的事，CyclicBarrier 實現阻塞和喚醒的方式是使用 Condition (前面有具體內容)。

在 CyclicBarrier 的構造函數里還有一個 Runnable，它會在計數器為 0 的時候啟動。

三、DelayQueue

在 JUC 中，除了之前提到的，LinkedBlockingQueue、ArrayBlockingQueue 和 SynchronousQueue 之外，還有其他幾種 Queue, DelayQueue 就是其中之一。

DelayQueue 是一個無界的 BlockingQueue，用于放置實現了 Delayed 接口的對象，其中對象只能在其到期才能從隊列中取走。并且該隊列是有序的，我們需要實現 compareTo 方法用來作為排序的標準。當從 DelayQueue 獲取對象時，只會獲取延遲到期的對象。

package JUCTest;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.DelayQueue;
import java.util.concurrent.Delayed;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

class DelayedTask implements Runnable,Delayed{

    private static int counter = 0;
    private final int id = counter++;
    private final int delta;
    private final long trigger;
    protected static List<DelayedTask> squence = new ArrayList<DelayedTask>();
    public DelayedTask(int delayInMilliseconds) {
        delta = delayInMilliseconds;
        trigger = System.nanoTime() + TimeUnit.NANOSECONDS.convert(delta, TimeUnit.MILLISECONDS);
        squence.add(this);
    }

    @Override
    public void run() {
        System.out.println(this);
    }
    @Override
    public int compareTo(Delayed o) {
        DelayedTask that = (DelayedTask) o;
        if(trigger < that.trigger) return 1;
        if(trigger > that.trigger) return 1;
        return 0;
    }

    @Override
    public long getDelay(TimeUnit unit) {
        return unit.convert(trigger - System.nanoTime(),TimeUnit.NANOSECONDS);
    }
    public String toString() {
        return String.format("[%1$-4d]", delta) + " Task " + id;
    }
    public String summary() {
        return "("+id+":"+delta+")";
    }

    public static class EndSentinel extends DelayedTask{
        private ExecutorService exec;
        public EndSentinel(int delay,ExecutorService e) {
            super(delay);
            exec=e;
        }
        public void run() {
            for(DelayedTask pt : squence) {
                System.out.print(pt.summary() + " ");
            }
            System.out.println(" ");
            System.out.println(this + " Calling shutdownNow()");
            exec.shutdownNow();
        }
    }
}

class DelayedTaskConsumer implements Runnable{
    private DelayQueue<DelayedTask> q;
    public DelayedTaskConsumer(DelayQueue<DelayedTask> q) {
        this.q = q;
    }
    @Override
    public void run() {
        try {
            while(!Thread.interrupted()) {
                q.take().run();
            }
        }catch(InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("Finished DelayedTaskConsumer");
    }
}
public class DelayQueueDemo {

    public static void main(String[] args) {
        Random rand = new Random(47);
        ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();
        DelayQueue<DelayedTask> queue = new DelayQueue<DelayedTask>();
        for(int i=0;i<20;i++) {
            queue.put(new DelayedTask(rand.nextInt(5000)));
        }
        queue.add(new DelayedTask.EndSentinel(5000, exec));
        exec.execute(new DelayedTaskConsumer(queue));
    }

}

在上面這個例子中，我們讓 DelayedTask 實現了 Runnable 和 Delayed 接口。除了 run() 方法之外，我們同時實現了 compareTo() 和 getDelay() 方法。然后輸出的結果表明，任務從隊列總出來的順序是按照 getDelay() 所獲得的值來確定的。

我們使用變量 delta 來作為延遲時間的，System.nanoTime() 會獲得一個納秒為單位的數字，這個數字單獨使用沒有任何意義，但是，在程序的兩個位置都使用 System.nanoTime() 并且把這兩個值相減，就能得到一個精準的時間差。在構造函數里 trigger 被賦值為 System.nanoTime() + delta，而在 getDelay() 中返回的值是 trigger - System.nanoTime()（第二次使用，后面用 System.nanoTime()2 做區(qū)別），那么返回的值其實是，System.nanoTime() + delta - System.nanoTime()2，System.nanoTime()2 - System.nanoTime() 可以認為使我們給 trigger 賦值和程序調用 getDelay() 之間的時間差，當時間差，也就是經過的時間 > delta (設定的延遲時間) 時，對象才能出列。換句話說 getDelay() 返回的值 < 0 才能出列。

但是對象出列除了延遲時間到達之外這個條件之外，還得滿足它在對列的首位，所以我們必須使用 compareTo() 來規(guī)定一個排列的順序，使得延遲時間到達最短的放在隊首位置。所以我們用 trigger 來盡行比較。注意，這里的排隊應該是最塊走完延遲時間的排前面，而不是延遲時間最短的排前面。比如，A的延遲時間為 1s 他是在第 10s 中的時候放進去的，B的延遲時間為 2 s 它是在第 4s 的時候放進去的，那么B應該排在A前面。

那么，如果我們使用錯誤的方式來排隊，比如把延遲時間到達最晚的放在前面。就會導致效率低下，程序會等到最長的延遲時間到達才會有出列操作。

四、PriorityBlockingQueue

顧名思義，他是以優(yōu)先級作為排序順序來給隊列中的對象排序的。而排序的方法，依舊是通過 compareTo 方法實現，其實，DelayQueue 可以看做是一種特殊的優(yōu)先級排序，除了排序之外，他還有延遲的附加條件。所以對于 PriorityBlockingQueue 我們不做過多的說明。

五、SheduledExecutor

SheduledExecutor 可以使任務按照設定的計劃去執(zhí)行，通常，我們需要在指定的時間執(zhí)行某項任務，或者在一定的周期內循環(huán)的執(zhí)行某項目，就會使用到 SheduledExecutor。

package JUCTest;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Calendar;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.ScheduledThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class GreenhouseScheduler {

    private volatile boolean light = false;
    private volatile boolean water = false;
    private String thermostat = "Day";

    public synchronized String getThermostat() {
        return thermostat;
    }

    public synchronized void setThermostat(String thermostat) {
        this.thermostat = thermostat;
    }

    ScheduledThreadPoolExecutor scheduler = new ScheduledThreadPoolExecutor(10);

    public void schedule(Runnable event,long delay) {
        scheduler.schedule(event, delay, TimeUnit.MILLISECONDS);
    }

    public void repeat(Runnable event,long initialDelay,long period) {
        scheduler.scheduleAtFixedRate(event, initialDelay, period, TimeUnit.MILLISECONDS);
    }

    class LightOn implements Runnable{
        public void run() {
            System.out.println("Turn on lights");
            light = true;
        }
    }

    class LightOff implements Runnable{
        public void run() {
            System.out.println("Turn off lights");
            light = false;
        }
    }

    class WaterOn implements Runnable{
        public void run() {
            System.out.println("Turning greenhoulse water on");
            water = true;
        }
    }

    class WaterOff implements Runnable{
        public void run() {
            System.out.println("Turning greenhoulse water off");
            water = false;
        }
    }

    class ThermostatNight implements Runnable{
        public void run() {
            System.out.println("Thermostat to night setting");
            setThermostat("Night");
        }
    }

    class ThermostatDay implements Runnable{
        public void run() {
            System.out.println("Thermostat to day setting");
        }
    }

    class Bell implements Runnable{

        public void run() {
            System.out.println("Bing!");
        }

    }

    class Terminate implements Runnable{
        public void run() {
            System.out.println("Terminating!");
            scheduler.shutdown();
            new Thread() {
                public void run() {
                    for(DataPoint p : data) {
                        System.out.println(p);
                    }
                }
            };
        }

    }

    static class DataPoint{
        final Calendar time;
        final float temperature;
        final float humidity;
        public DataPoint(Calendar d,float temp,float hum) {
            time = d;
            temperature = temp;
            humidity = hum;
        }
        public String toString() {
            return time.getTime() + String.format(" temperature:, %1s$.1f humidity: %2$.2f",temperature);
        }
    }

    private Calendar lastTime = Calendar.getInstance();
    {
        lastTime.set(Calendar.MINUTE, 30);
        lastTime.set(Calendar.SECOND, 00);
    }

    private float lastTemp = 65.0f;
    private int tempDirection = 1;
    private float lastHumidity = 50.0f;
    private int humidityDirection = 1;
    private Random rand = new Random(47);
    List<DataPoint> data = Collections.synchronizedList(new ArrayList<DataPoint>());

    class CollectData implements Runnable{
        public void run() {
            System.out.println("Collecting date");
            synchronized(GreenhouseScheduler.this) {
                lastTime.set(Calendar.MINUTE,lastTime.get(Calendar.MINUTE) + 30);
            }
            if(rand.nextInt(5) == 4) {
                tempDirection = -tempDirection;
            }
            lastTemp = lastTemp + tempDirection*(1.0f + rand.nextFloat());
            if(rand.nextInt(5) == 4) {
                humidityDirection = -humidityDirection;
            }
            lastHumidity = lastHumidity + humidityDirection * rand.nextFloat();
            data.add(new DataPoint((Calendar)lastTime.clone(),lastTemp,lastHumidity));
        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        GreenhouseScheduler gh =  new GreenhouseScheduler();
        gh.schedule(gh.new ThermostatNight(),5000);
        gh.repeat(gh.new Bell(), 0, 1000);
        gh.repeat(gh.newThermostatNight(), 0, 2000);
        gh.repeat(gh.new LightOn(), 0, 200);
        gh.repeat(gh.new LightOff(), 0, 400);
        gh.repeat(gh.new WaterOn(), 0, 600);
        gh.repeat(gh.new WaterOff(), 0, 800);
        gh.repeat(gh.new ThermostatDay(), 0, 1400);
        gh.repeat(gh.new CollectData(), 500, 500);

 }

}

這里我們引入了一個新的線程池—— ScheduledThreadPoolExecutor，他添加和執(zhí)行任務的方法不在是 Executor，而是 schedule 和 schedule。schedule 除了需要提供一個 Runnable 作為參數以外，還要提供一個延遲時間，和時間單位。延遲時間和時間單位共同決定了任務在什么時候被啟動。scheduleAtFixedRate 還需額外提供一個周期時間，在到達延遲時間之后，每過一個周期，任務就會執(zhí)行一次。

在上面的示例中，我們創(chuàng)建了一個溫室，溫室需要進行開關燈、防水、收集數據等操作。

我們一共設置了1個單一任務和8個循環(huán)任務。在程序進行到 5s 中時，所有任務被中斷。

六、Semaphore

無論是使用 synchronized 亦或是 lock 的方式，都能保證某項資源只能被一個任務獲取和使用。但有時候，我們或許會希望能夠允許指定數量的任務來獲取同一個資源。JUC 為我們提供了 Semaphore 來實現這方面的需求。

在 Thinking in Java 的關于 Semaphore 的示例中，首先創(chuàng)建了一個使用 Semaphore 來進行控制的對象池，然后通過這個對象池來實現“允許指定數量的任務來獲取同一個資源”這一功能，我們先看代碼。

在看示例錢，我們需要簡單理解下 Semaphore 的運作方式，Seamaphore 的構造方法里，包含兩個參數：permits(int)，fair(bool)。permits 就是所謂的計數器的值，即我們希望資源能同時被多少任務訪問。而 fair 是一個布爾值，它決定我們使用的是公平鎖還是非公平鎖，關于公平鎖，在之后的拓展章節(jié)再詳細敘述。

創(chuàng)建完 Semaphore 之后，我們通過它的 aquire() 來獲取進入資源的權限，此時計數器 -1，通過它的 release() 方法，來釋放一個權限，此時計數器 +1。

以下是 Thinking in Java 示例中所用的對象池：

package JUCTest;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.Semaphore;

public class Pool<T> {
    private int size;
    private List<T> items = new ArrayList<T>();
    private volatile boolean[] checkedOut;
    private Semaphore available;
    public Pool(Class<T> classObject,int size) {
        this.size = size;
        checkedOut = new boolean[size];
        available = new Semaphore(10,true);
        for(int i=0;i<size;i++) {
            try {
                items.add(classObject.newInstance());
            }catch(Exception e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }
    }

    public T checkOut() throws InterruptedException{
        available.acquire();
        return getItem();
    }

    public void checkIn(T x) {
        if(releaseItem(x)) {
            available.release();
        }
    }
    private synchronized T getItem() {
        for(int i=0;i<size;i++) {
            if(!checkedOut[i]) {
                checkedOut[i] = true;
                return items.get(i);
            }
        }
        return null;
    }

    private synchronized boolean releaseItem(T item) {
        int index = items.indexOf(item);
        if(index == -1) {
            checkedOut[index] = false;
            return true;
        }
        return false;
    }
}

在 pool 的構造函數中，我們創(chuàng)建一個可以放置對象（泛型 ）的 List，初始化 Semaphore。同時使用了 newInstance() 的方式創(chuàng)建了 size 個對象。

在更詳細的說明之前，先來看看這個對象池的應用。首先，我們需要新建一個類：

package JUCTest;

public class Fat {
    private volatile double d;
    private static int counter = 0;
    private int id = counter++;
    public Fat() {
        for(int i=1;i<10000;i++) {
            d += (Math.PI + Math.E);
        }
    }

    public void operation() {
        System.out.println("this");
    }

    public String toString() {
        return "Fat id: " + id;
    }
}

然后，我么通過 Pool 來對該對象進行管理：

package JUCTest;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

class CheckoutTask<T> implements Runnable {

    private static int counter = 0;
    private final int id = counter++;
    private Pool<T> pool;
    public CheckoutTask(Pool<T> pool) {
        this.pool = pool;
    }

    public void run() {
        try {
            T item = pool.checkOut();
            System.out.println(this + " checked out " + item);
            TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            System.out.println(this + "cheked in " + item);
            pool.checkIn(item);
        }catch(InterruptedException e) {
            System.out.println("InterruptedException");
        }
    }

    public String toString() {
        return "CheckoutTesk " + id + " ";
    }




}

public class SemaphoreDemo{
    final static int SIZE = 25;
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        final Pool<Fat> pool = new Pool<Fat>(Fat.class,SIZE);
        ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();
        List<Fat> lists =  new ArrayList<Fat>();
        for(int i=0;i<SIZE;i++) {
            Fat f = pool.checkOut();
            System.out.println(i + ": main() thread check out");
            f.operation();
            lists.add(f);
        }
        Future<?> blocked = exec.submit(new Runnable() {
            public void run() {
                try {
                    pool.checkOut();
                }catch(InterruptedException e) {
                    System.out.println("Check out Interrupted");
                }
            }
        });

        TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
        blocked.cancel(true);
        System.out.println("Check in object in " + lists);
        for(Fat f : lists) {
            pool.checkIn(f);
        }
        for(Fat f : lists) {
            pool.checkIn(f);
        }
        exec.shutdown();
    }
}

在 SemaphoreDemo 中，創(chuàng)建了一個容量為 SIZE 的 pool，在 pool 的構造方法中，我們根據傳入的模板參數，創(chuàng)建了 SIZE 個 Fat 對象，然后所有的 Fat 的對象全部通過 checkout 從 pool 里取出。

在最后往 pool 中 checkin Fat 時，我們發(fā)現不論我們往里添加了多個對象，在 pool 中始終最多只有 SIZE 個對象。那么后來的添加的對象哪里去了？checkin 的操作并沒有消失，也沒有出錯，只是被阻塞了，如果我們此時通過 checkout 釋放出一些位置，那些消失的 Fat 就會順利的插入到 pool 里。

那么這是如何實現的？

在 Checkout() 中，我們再獲取到 Fat 對象前，需要進行一次 acquire() 每次的 acquire 操作，都會使得 Semaphore 中的計數器 -1，當技術器為 0 時，我們繼續(xù)進行 checkout()（或者繼續(xù)進行 checkout() 里的 acquire() 操作），就會被阻塞。直到我們使用 checkin() （或者說是 checkin() 里的 release()），使得計數器 +1。被阻塞的 checkout 操作才會繼續(xù)執(zhí)行。

在上面的代碼中，我們先進行了 SIZE 次 checkout() 操作，然后，再新建一個任務繼續(xù)使用 checkout 操作，其被阻塞，直到我們將其中斷。后臺輸出 Check out Interrupted，如果我們在 blocked.cancel(true) ——中斷操作之前，執(zhí)行 checkin 操作，就會使阻塞的任務能夠繼續(xù)進行下去。

七、Exchanger

Exchanger 是在兩個任務之間交換對象的柵欄。當 A 和 B 任務進入柵欄時，它們各自擁有一個對象 C 和 D，當他們離開時，擁有的對象互換，即 A 擁有 D，B 有用 C。在創(chuàng)建 A 和 B 時，需要把他們和同一個 Exchanger 綁定。

package JUCTest;

import java.util.concurrent.Exchanger;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

class ExchangerProducer implements Runnable{

   private Exchanger<Integer> exchanger;
   public ExchangerProducer(Exchanger<Integer> exchanger) {
       this.exchanger = exchanger;
   }
   @Override
   public void run() {
       for(int i=1;i<10;i++) {
           Integer data = i;
           System.out.println(i + " : producer before exchange : " + data);
           try {
               data = exchanger.exchange(data);
           } catch (InterruptedException e) {
               System.out.println("Interrupted...");
           }
           System.out.println(i + ": producer after exchange : " + data);
       }
   }

}

class ExchagerConsumer implements Runnable{

   private Exchanger<Integer> exchanger;
   public ExchagerConsumer(Exchanger<Integer> exchanger) {
       this.exchanger = exchanger;
       }
   @Override
   public void run() {
       for(int i=1;i<10;i++) {
           Integer data = i * 2;
           System.out.println(i + " : consumer before exchange : " + data);
           try {
               data = exchanger.exchange(data);
           } catch (InterruptedException e) {
               System.out.println("Interrupted...");
           }
           System.out.println(i + " : consumer after exchange : " + data);
       }
   }
}
public class ExchagerDemo {

   public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
       Exchanger<Integer> exchanger = new Exchanger<Integer>();
       ExchangerProducer exchangerProducer = new ExchangerProducer(exchanger);
       ExchagerConsumer exchagerConsumer = new ExchagerConsumer(exchanger);
       ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();
       exec.execute(exchangerProducer);
       exec.execute(exchagerConsumer);
       TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
       exec.shutdownNow();

   }

}

在上面的示例中，producer 負責生產奇數，consumer 負責生產偶數，在 producer 或者 consumer 生產完一個數之后，會將其放入 Exchanger 中等待交換，雙方進入到阻塞狀態(tài)，等待交換完成之后，任務繼續(xù)進行。