Java并发编程：CountDownLatch、CyclicBarrier和Semaphorehtml
在java 1.5中，提供了一些很是有用的辅助类来帮助咱们进行并发编程，好比CountDownLatch，CyclicBarrier和Semaphore，今天咱们就来学习一下这三个辅助类的用法。java
如下是本文目录大纲：编程
一.CountDownLatch用法并发
二.CyclicBarrier用法ide
三.Semaphore用法post
如有不正之处请多多谅解，并欢迎批评指正。学习
请尊重做者劳动成果，转载请标明原文连接：ui
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一.CountDownLatch用法
CountDownLatch类位于java.util.concurrent包下，利用它能够实现相似计数器的功能。好比有一个任务A，它要等待其余4个任务执行完毕以后才能执行，此时就能够利用CountDownLatch来实现这种功能了。spa
CountDownLatch类只提供了一个构造器：
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public
CountDownLatch(
int
count) { };
//参数count为计数值
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而后下面这3个方法是CountDownLatch类中最重要的方法：
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public
void
await()
throws
InterruptedException { };
//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
boolean
await(
long
timeout, TimeUnit unit)
throws
InterruptedException { };
//和await()相似，只不过等待必定的时间后count值还没变为0的话就会继续执行
public
void
countDown() { };
//将count值减1
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下面看一个例子你们就清楚CountDownLatch的用法了：
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public
class
Test {
public
static
void
main(String[] args) {
final
CountDownLatch latch =
new
CountDownLatch(
2
);
new
Thread(){
public
void
run() {
try
{
System.out.println(
"子线程"
+Thread.currentThread().getName()+
"正在执行"
);
Thread.sleep(
3000
);
System.out.println(
"子线程"
+Thread.currentThread().getName()+
"执行完毕"
);
latch.countDown();
}
catch
(InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
};
}.start();
new
Thread(){
public
void
run() {
try
{
System.out.println(
"子线程"
+Thread.currentThread().getName()+
"正在执行"
);
Thread.sleep(
3000
);
System.out.println(
"子线程"
+Thread.currentThread().getName()+
"执行完毕"
);
latch.countDown();
}
catch
(InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
};
}.start();
try
{
System.out.println(
"等待2个子线程执行完毕..."
);
latch.await();
System.out.println(
"2个子线程已经执行完毕"
);
System.out.println(
"继续执行主线程"
);
}
catch
(InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
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执行结果：
线程Thread-0正在执行 线程Thread-1正在执行 等待2个子线程执行完毕... 线程Thread-0执行完毕 线程Thread-1执行完毕 2个子线程已经执行完毕 继续执行主线程
二.CyclicBarrier用法
字面意思回环栅栏，经过它能够实现让一组线程等待至某个状态以后再所有同时执行。叫作回环是由于当全部等待线程都被释放之后，CyclicBarrier能够被重用。咱们暂且把这个状态就叫作barrier，当调用await()方法以后，线程就处于barrier了。
CyclicBarrier类位于java.util.concurrent包下，CyclicBarrier提供2个构造器：
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public
CyclicBarrier(
int
parties, Runnable barrierAction) {
}
public
CyclicBarrier(
int
parties) {
}
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参数parties指让多少个线程或者任务等待至barrier状态；参数barrierAction为当这些线程都达到barrier状态时会执行的内容。
而后CyclicBarrier中最重要的方法就是await方法，它有2个重载版本：
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2
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public
int
await()
throws
InterruptedException, BrokenBarrierException { };
public
int
await(
long
timeout, TimeUnit unit)
throws
InterruptedException,BrokenBarrierException,TimeoutException { };
|
第一个版本比较经常使用，用来挂起当前线程，直至全部线程都到达barrier状态再同时执行后续任务；
第二个版本是让这些线程等待至必定的时间，若是还有线程没有到达barrier状态就直接让到达barrier的线程执行后续任务。
下面举几个例子就明白了：
倘若有若干个线程都要进行写数据操做，而且只有全部线程都完成写数据操做以后，这些线程才能继续作后面的事情，此时就能够利用CyclicBarrier了：
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public
class
Test {
public
static
void
main(String[] args) {
int
N =
4
;
CyclicBarrier barrier =
new
CyclicBarrier(N);
for
(
int
i=
0
;i<N;i++)
new
Writer(barrier).start();
}
static
class
Writer
extends
Thread{
private
CyclicBarrier cyclicBarrier;
public
Writer(CyclicBarrier cyclicBarrier) {
this
.cyclicBarrier = cyclicBarrier;
}
@Override
public
void
run() {
System.out.println(
"线程"
+Thread.currentThread().getName()+
"正在写入数据..."
);
try
{
Thread.sleep(
5000
);
//以睡眠来模拟写入数据操做
System.out.println(
"线程"
+Thread.currentThread().getName()+
"写入数据完毕，等待其余线程写入完毕"
);
cyclicBarrier.await();
}
catch
(InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
catch
(BrokenBarrierException e){
e.printStackTrace();
}
System.out.println(
"全部线程写入完毕，继续处理其余任务..."
);
}
}
}
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执行结果：
View Code
从上面输出结果能够看出，每一个写入线程执行完写数据操做以后，就在等待其余线程写入操做完毕。
当全部线程线程写入操做完毕以后，全部线程就继续进行后续的操做了。
若是说想在全部线程写入操做完以后，进行额外的其余操做能够为CyclicBarrier提供Runnable参数：
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public
class
Test {
public
static
void
main(String[] args) {
int
N =
4
;
CyclicBarrier barrier =
new
CyclicBarrier(N,
new
Runnable() {
@Override
public
void
run() {
System.out.println(
"当前线程"
+Thread.currentThread().getName());
}
});
for
(
int
i=
0
;i<N;i++)
new
Writer(barrier).start();
}
static
class
Writer
extends
Thread{
private
CyclicBarrier cyclicBarrier;
public
Writer(CyclicBarrier cyclicBarrier) {
this
.cyclicBarrier = cyclicBarrier;
}
@Override
public
void
run() {
System.out.println(
"线程"
+Thread.currentThread().getName()+
"正在写入数据..."
);
try
{
Thread.sleep(
5000
);
//以睡眠来模拟写入数据操做
System.out.println(
"线程"
+Thread.currentThread().getName()+
"写入数据完毕，等待其余线程写入完毕"
);
cyclicBarrier.await();
}
catch
(InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
catch
(BrokenBarrierException e){
e.printStackTrace();
}
System.out.println(
"全部线程写入完毕，继续处理其余任务..."
);
}
}
}
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运行结果：
View Code
从结果能够看出，当四个线程都到达barrier状态后，会从四个线程中选择一个线程去执行Runnable。
下面看一下为await指定时间的效果：
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public
class
Test {
public
static
void
main(String[] args) {
int
N =
4
;
CyclicBarrier barrier =
new
CyclicBarrier(N);
for
(
int
i=
0
;i<N;i++) {
if
(i<N-
1
)
new
Writer(barrier).start();
else
{
try
{
Thread.sleep(
5000
);
}
catch
(InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
new
Writer(barrier).start();
}
}
}
static
class
Writer
extends
Thread{
private
CyclicBarrier cyclicBarrier;
public
Writer(CyclicBarrier cyclicBarrier) {
this
.cyclicBarrier = cyclicBarrier;
}
@Override
public
void
run() {
System.out.println(
"线程"
+Thread.currentThread().getName()+
"正在写入数据..."
);
try
{
Thread.sleep(
5000
);
//以睡眠来模拟写入数据操做
System.out.println(
"线程"
+Thread.currentThread().getName()+
"写入数据完毕，等待其余线程写入完毕"
);
try
{
cyclicBarrier.await(
2000
, TimeUnit.MILLISECONDS);
}
catch
(TimeoutException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
catch
(InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
catch
(BrokenBarrierException e){
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+
"全部线程写入完毕，继续处理其余任务..."
);
}
}
}
|
执行结果：
View Code
上面的代码在main方法的for循环中，故意让最后一个线程启动延迟，由于在前面三个线程都达到barrier以后，等待了指定的时间发现第四个线程尚未达到barrier，就抛出异常并继续执行后面的任务。
另外CyclicBarrier是能够重用的，看下面这个例子：
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public
class
Test {
public
static
void
main(String[] args) {
int
N =
4
;
CyclicBarrier barrier =
new
CyclicBarrier(N);
for
(
int
i=
0
;i<N;i++) {
new
Writer(barrier).start();
}
try
{
Thread.sleep(
25000
);
}
catch
(InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(
"CyclicBarrier重用"
);
for
(
int
i=
0
;i<N;i++) {
new
Writer(barrier).start();
}
}
static
class
Writer
extends
Thread{
private
CyclicBarrier cyclicBarrier;
public
Writer(CyclicBarrier cyclicBarrier) {
this
.cyclicBarrier = cyclicBarrier;
}
@Override
public
void
run() {
System.out.println(
"线程"
+Thread.currentThread().getName()+
"正在写入数据..."
);
try
{
Thread.sleep(
5000
);
//以睡眠来模拟写入数据操做
System.out.println(
"线程"
+Thread.currentThread().getName()+
"写入数据完毕，等待其余线程写入完毕"
);
cyclicBarrier.await();
}
catch
(InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
catch
(BrokenBarrierException e){
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+
"全部线程写入完毕，继续处理其余任务..."
);
}
}
}
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执行结果：
View Code
从执行结果能够看出，在初次的4个线程越过barrier状态后，又能够用来进行新一轮的使用。而CountDownLatch没法进行重复使用。
三.Semaphore用法
Semaphore翻译成字面意思为 信号量，Semaphore能够控同时访问的线程个数，经过 acquire() 获取一个许可，若是没有就等待，而 release() 释放一个许可。
Semaphore类位于java.util.concurrent包下，它提供了2个构造器：
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public
Semaphore(
int
permits) {
//参数permits表示许可数目，即同时能够容许多少线程进行访问
sync =
new
NonfairSync(permits);
}
public
Semaphore(
int
permits,
boolean
fair) {
//这个多了一个参数fair表示是不是公平的，即等待时间越久的越先获取许可
sync = (fair)?
new
FairSync(permits) :
new
NonfairSync(permits);
}
|
下面说一下Semaphore类中比较重要的几个方法，首先是acquire()、release()方法：
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public
void
acquire()
throws
InterruptedException { }
//获取一个许可
public
void
acquire(
int
permits)
throws
InterruptedException { }
//获取permits个许可
public
void
release() { }
//释放一个许可
public
void
release(
int
permits) { }
//释放permits个许可
|
acquire()用来获取一个许可，若无许可可以得到，则会一直等待，直到得到许可。
release()用来释放许可。注意，在释放许可以前，必须先获得到许可。
这4个方法都会被阻塞，若是想当即获得执行结果，可使用下面几个方法：
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public
boolean
tryAcquire() { };
//尝试获取一个许可，若获取成功，则当即返回true，若获取失败，则当即返回false
public
boolean
tryAcquire(
long
timeout, TimeUnit unit)
throws
InterruptedException { };
//尝试获取一个许可，若在指定的时间内获取成功，则当即返回true，不然则当即返回false
public
boolean
tryAcquire(
int
permits) { };
//尝试获取permits个许可，若获取成功，则当即返回true，若获取失败，则当即返回false
public
boolean
tryAcquire(
int
permits,
long
timeout, TimeUnit unit)
throws
InterruptedException { };
//尝试获取permits个许可，若在指定的时间内获取成功，则当即返回true，不然则当即返回false
|
另外还能够经过availablePermits()方法获得可用的许可数目。
下面经过一个例子来看一下Semaphore的具体使用：
倘若一个工厂有5台机器，可是有8个工人，一台机器同时只能被一个工人使用，只有使用完了，其余工人才能继续使用。那么咱们就能够经过Semaphore来实现：
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public
class
Test {
public
static
void
main(String[] args) {
int
N =
8
;
//工人数
Semaphore semaphore =
new
Semaphore(
5
);
//机器数目
for
(
int
i=
0
;i<N;i++)
new
Worker(i,semaphore).start();
}
static
class
Worker
extends
Thread{
private
int
num;
private
Semaphore semaphore;
public
Worker(
int
num,Semaphore semaphore){
this
.num = num;
this
.semaphore = semaphore;
}
@Override
public
void
run() {
try
{
semaphore.acquire();
System.out.println(
"工人"
+
this
.num+
"占用一个机器在生产..."
);
Thread.sleep(
2000
);
System.out.println(
"工人"
+
this
.num+
"释放出机器"
);
semaphore.release();
}
catch
(InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
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执行结果：
View Code
下面对上面说的三个辅助类进行一个总结：
1）CountDownLatch和CyclicBarrier都可以实现线程之间的等待，只不过它们侧重点不一样：
CountDownLatch通常用于某个线程A等待若干个其余线程执行完任务以后，它才执行；
而CyclicBarrier通常用于一组线程互相等待至某个状态，而后这一组线程再同时执行；
另外，CountDownLatch是不可以重用的，而CyclicBarrier是能够重用的。
2）Semaphore其实和锁有点相似，它通常用于控制对某组资源的访问权限。
参考资料：
《Java编程思想》
http://www.itzhai.com/the-introduction-and-use-of-a-countdownlatch.html
http://leaver.me/archives/3220.html
http://developer.51cto.com/art/201403/432095.htm
http://blog.csdn.net/yanhandle/article/details/9016329