【漫画】JAVA并发编程之并发模拟工具

程序员文章站 2022-05-01 20:21:55

原创声明：本文来源于公众号【胖滚猪学编程】，转载请注明出处。上一节 "【漫画】JAVA并发编程三大Bug源头(可见性、原子性、有序性)" 我们聊了聊并发编程的三个bug源头，这还没开始进入并发世界，胖滚猪就遇到了难题。。这个难题是所有初学者都会有的疑惑：没法复现那些理论知识告诉我们的bug。但是 ......

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上一节【漫画】java并发编程三大bug源头(可见性、原子性、有序性)我们聊了聊并发编程的三个bug源头，这还没开始进入并发世界，胖滚猪就遇到了难题。。

这个难题是所有初学者都会有的疑惑：没法复现那些理论知识告诉我们的bug。但是实际操练很重要，那么在本地开发环境，到底应该怎样模拟并发呢？

【漫画】JAVA并发编程之并发模拟工具

模拟并发工具大全

在本地模拟并发环境的方法有挺多的，比较热门的有以下几种，包括工具和代码：

1、postman：http请求模拟工具,可以设置发起n个请求（但不推荐，并不专业）

2、apache bench（ab）：apache 服务器的一个web压力测试工具，是一个命令行工具，可根据命令创建很多并发访问线程，模拟多个访问者同时对某一个url地址进行访问。总体来说，ab工具小巧简单，上手学习较快，可以提供需要的基本性能指标；但是缺点就是没有图形化结果，不能监控。

3、apache jmeter：apache组织开发的基于java的压力测试工具。功能相比ab会更加强大，尤其是有gui图形化界面，这一点很爽。另外jmeter是一次完整的请求和返回；ab只是发出去请求，并不对返回做处理。如果你希望看到返回结果，那么也应该选择jmeter。

4、java代码：包括countdownlatch、cyclicbarrier等

我们主要说一下如何通过jmeter和代码来模拟并发环境，也推荐使用这两种方式。

countdownlatch(等待多线程完成)

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countdownlatch是在java1.5被引入，存在于java.util.cucurrent包下。

这个类能使一个线程等待其他线程各自执行完毕后再执行。

它是通过一个计数器来实现的，计数器的初始值是线程的数量。每当一个线程执行完毕后，计数器的值就-1，当计数器的值为0时，表示所有线程都执行完毕，然后在闭锁上等待的线程就可以恢复工作了。

如图所示，初始值cnt=3，线程a执行了await方法所以被阻塞等待，t1\t2\t3线程通过调用countdown，让计数器减一，直到cnt=0后，thread a才恢复运行。换句话说就是，thread a需要等待其他三个线程都执行完才能执行：
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countdownlatch类中只提供了一个构造器：

//参数count为计数值
public countdownlatch(int count) {  };
countdownlatch类中有三个方法是最重要的：

//调用await()方法的线程会被挂起，它会等待直到count值为0才继续执行

public void await() throws interruptedexception { };
//和await()类似，只不过等待一定的时间后count值还没变为0的话就会继续执行
public boolean await(long timeout, timeunit unit) throws interruptedexception { };
//将count值减1
public void countdown() { };

举例：需求是处理一个excel，excel有很多行数据，为了效率，我们可以使用多线程处理，但是处理完所有行数据后，需要通知到主线程。如果没有countdownlatch，那么效果是这样的，还没处理完呢你就说我结束了：

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如果在主线程上加上countdownlatch，并且调用await()方法，那么主线程会被挂起，它会等待直到count值为0才继续执行：

    static countdownlatch countdownlatch = new countdownlatch(100);

    public static void main(string[] args) throws interruptedexception {
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            thread thread = new thread(() -> {
                dowork();
                countdownlatch.countdown();
            });
            thread.start();

        }
        countdownlatch.await();
        system.out.println("处理完整个excel的结束时间"+system.currenttimemillis());
    }

    public static void dowork(){
        system.out.println("处理行数据,时间"+system.currenttimemillis());
    }

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thread thread = new thread(() -> {
    try {
        countdownlatch.await();
    } catch (interruptedexception e) {
        e.printstacktrace();
    }
    dowork();
});
thread.start();
countdownlatch.countdown();

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线程池

 executorservice executorservice = new threadpoolexecutor(100,
         200, 60, timeunit.minutes, new arrayblockingqueue<runnable>(20000), new threadfactory() {
     @override
     public thread newthread(runnable r) {
         return new thread(r);
     }
 });

cyclicbarrier(同步屏障)

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cyclicbarrier 的字面意思是可循环使用（cyclic）的屏障（barrier）。它要做的事情是，让一组线程到达一个屏障（也可以叫同步点）时被阻塞，直到最后一个线程到达屏障时，屏障才会开门，所有被屏障拦截的线程才会继续干活。

如下图所示，一共4个线程a、b、c、d，它们到达屏障的顺序可能各不相同。当a、b、c到达栅栏后，由于没有满足总数【4】的要求，所以会一直等待，当线程d到达后，栅栏才会放行。

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cyclicbarrier构造方法

//其参数表示屏障拦截的线程数量
public cyclicbarrier(int parties)
//多了回调函数
public cyclicbarrier(int parties, runnable barrieraction)

主要方法如下

//调用await方法的线程告诉cyclicbarrier自己已经到达同步点，然后当前线程被阻塞。直到parties个参与线程调用了await方法，阻塞线程才会执行。
public int await()
//带超时时间参数
public int await(long timeout, timeunit unit)
//重置
public void reset()

根据这一特性，我们也可以用于并发模拟，如下代码就是模拟了5个线程并发执行：

  private static cyclicbarrier cyclicbarrier = new cyclicbarrier(5);

  public static void main(string[] args) throws interruptedexception {
      executorservice executorservice = executorserviceutils.getexecutor();
      for (int i = 0; i < 20; i++) {
          int finali = i;
          thread.sleep(1000);
          executorservice.submit(() -> {
              try {
                  dowork(finali);
              } catch (exception e) {
                  e.printstacktrace();
              }
          });
          //通过打印日志 得出它具有自动重置功能
          log.info("parties={} 等待中{}",cyclicbarrier.getparties(),cyclicbarrier.getnumberwaiting());
      }
      executorservice.shutdown();
  }

  public static void dowork(integer threadnum) throws exception {
      thread.sleep(1000);
      log.info("{} is ready", threadnum);
      cyclicbarrier.await();
      log.info("{} continue", threadnum);
  }

countdownlatch 和 cyclicbarrier 的主要区别：

1、countdownlatch 主要用来解决一个线程等待多个线程的场景，可以类比旅游团团长要等待所有的游客到齐才能去下一个景点；

而cyclicbarrier 是一组线程之间互相等待，更像是几个驴友之间不离不弃。

2、countdownlatch是减计数方式，而cyclicbarrier是加计数方式。

3、countdownlatch 的计数器是不能循环利用的，也就是说一旦计数器减到 0，再有线程调用 await()，该线程会直接通过。

但cyclicbarrier 的计数器是可以循环利用的，而且具备自动重置的功能，一旦计数器减到 0 会自动重置到你设置的初始值。

4、除此之外，cyclicbarrier 还可以设置回调函数，可以说是功能丰富。而countdownlatch不支持回调函数。

好了，现在再回到最开头那段无法复现的代码，我们用cyclicbarrier来改写一下，你就可以看到出现0的情况了。

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