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【漫画】JAVA并发编程之并发模拟工具

上一篇文章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?

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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)

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:
image

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:

image

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)

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。

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。

image

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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另外还要说一点:即使是真正的并发执行了,出问题依旧是小概率事件,本人亲测运行了15次才出现0的结果。运气不好可能运行100次还是不会看到。不必太过于纠结这些哦!

JMeter工具

1、下载好后解压目录,配置环境变量,运行jmeter.bat即可

2、添加一个线程组:

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3、配置线程组相关属性,主要是线程数量以及是否循环,这里我们设置并发线程数是50,执行完每个线程后不需要循环:

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4、添加http请求,比如我们要测试/test接口的请求:

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配置http ip\端口\编码格式等:

image

5、添加两个监听器、用于执行结束后查看图形结果和查看结果数:

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6、运行线程组,就可以输出我们的结果了

image

好了,今天就到这里了,又到了要跟大家说拜拜的时候了~

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。

本文转载自公众号【胖滚猪学编程】 用漫画让编程so easy and interesting!欢迎关注!

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