java-并發-CountDownLatch、CyclicBarrier和Semaphore

　在java 1.5中，提供了一些非常有用的輔助類來幫助我們進行并發程式設計，比如CountDownLatch，CyclicBarrier和Semaphore，今天我們就來學習一下這三個輔助類的用法。

　　以下是本文目錄大綱：

　　一.CountDownLatch用法

　　二.CyclicBarrier用法

　　三.Semaphore用法

　　若有不正之處請多多諒解，并歡迎批評指正。

　　請尊重作者勞動成果，轉載請标明原文連結：

　　http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3920397.html

　　CountDownLatch類位于java.util.concurrent包下，利用它可以實作類似計數器的功能。比如有一個任務A，它要等待其他4個任務執行完畢之後才能執行，此時就可以利用CountDownLatch來實作這種功能了。

　　CountDownLatch類隻提供了一個構造器：

<code>public</code> <code>CountDownLatch(</code><code>int</code> <code>count) { }; </code><code>//參數count為計數值</code>

　　然後下面這3個方法是CountDownLatch類中最重要的方法：

<code>public</code> <code>void</code> <code>await() </code><code>throws</code> <code>InterruptedException { }; </code><code>//調用await()方法的線程會被挂起，它會等待直到count值為0才繼續執行</code>

<code>public</code> <code>boolean</code> <code>await(</code><code>long</code> <code>timeout, TimeUnit unit) </code><code>throws</code> <code>InterruptedException { }; </code><code>//和await()類似，隻不過等待一定的時間後count值還沒變為0的話就會繼續執行</code>

<code>public</code> <code>void</code> <code>countDown() { }; </code><code>//将count值減1</code>

　　下面看一個例子大家就清楚CountDownLatch的用法了：

<code>public</code> <code>class</code> <code>Test {</code>

<code> </code><code>public</code> <code>static</code> <code>void</code> <code>main(String[] args) { </code>

<code> </code><code>final</code> <code>CountDownLatch latch = </code><code>new</code> <code>CountDownLatch(</code><code>2</code><code>);</code>

<code> </code><code>new</code> <code>Thread(){</code>

<code> </code><code>public</code> <code>void</code> <code>run() {</code>

<code> </code><code>System.out.println(</code><code>"子線程"</code><code>+Thread.currentThread().getName()+</code><code>"正在執行"</code><code>);</code>

<code> </code><code>Thread.sleep(</code><code>3000</code><code>);</code>

<code> </code><code>System.out.println(</code><code>"子線程"</code><code>+Thread.currentThread().getName()+</code><code>"執行完畢"</code><code>);</code>

<code> </code><code>latch.countDown();</code>

<code> </code><code>} </code><code>catch</code> <code>(InterruptedException e) {</code>

<code> </code><code>e.printStackTrace();</code>

<code> </code><code>}.start();</code>

<code> </code><code>Thread.sleep(</code><code>3000</code><code>);</code>

<code> </code><code>System.out.println(</code><code>"子線程"</code><code>+Thread.currentThread().getName()+</code><code>"執行完畢"</code><code>);</code>

<code> </code><code>latch.countDown();</code>

<code> </code><code>System.out.println(</code><code>"等待2個子線程執行完畢..."</code><code>);</code>

<code> </code><code>latch.await();</code>

<code> </code><code>System.out.println(</code><code>"2個子線程已經執行完畢"</code><code>);</code>

<code> </code><code>System.out.println(</code><code>"繼續執行主線程"</code><code>);</code>

<code> </code><code>} </code><code>catch</code> <code>(InterruptedException e) {</code>

<code> </code><code>e.printStackTrace();</code>

　　執行結果：

java-并發-CountDownLatch、CyclicBarrier和Semaphore

　　字面意思回環栅欄，通過它可以實作讓一組線程等待至某個狀态之後再全部同時執行。叫做回環是因為當所有等待線程都被釋放以後，CyclicBarrier可以被重用。我們暫且把這個狀态就叫做barrier，當調用await()方法之後，線程就處于barrier了。

　　CyclicBarrier類位于java.util.concurrent包下，CyclicBarrier提供2個構造器：

<code>public</code> <code>CyclicBarrier(</code><code>int</code> <code>parties, Runnable barrierAction) {</code>

<code>public</code> <code>CyclicBarrier(</code><code>int</code> <code>parties) {</code>

　　參數parties指讓多少個線程或者任務等待至barrier狀态；參數barrierAction為當這些線程都達到barrier狀态時會執行的内容。

　　然後CyclicBarrier中最重要的方法就是await方法，它有2個重載版本：

<code>public</code> <code>int</code> <code>await() </code><code>throws</code> <code>InterruptedException, BrokenBarrierException { };</code>

<code>public</code> <code>int</code> <code>await(</code><code>long</code> <code>timeout, TimeUnit unit)</code><code>throws</code> <code>InterruptedException,BrokenBarrierException,TimeoutException { };</code>

　　第一個版本比較常用，用來挂起目前線程，直至所有線程都到達barrier狀态再同時執行後續任務；

　　第二個版本是讓這些線程等待至一定的時間，如果還有線程沒有到達barrier狀态就直接讓到達barrier的線程執行後續任務。

　　下面舉幾個例子就明白了：

　　假若有若幹個線程都要進行寫資料操作，并且隻有所有線程都完成寫資料操作之後，這些線程才能繼續做後面的事情，此時就可以利用CyclicBarrier了：

<code> </code><code>public</code> <code>static</code> <code>void</code> <code>main(String[] args) {</code>

<code> </code><code>CyclicBarrier barrier = </code><code>new</code> <code>CyclicBarrier(N);</code>

<code> </code><code>new</code> <code>Writer(barrier).start();</code>

<code> </code><code>static</code> <code>class</code> <code>Writer </code><code>extends</code> <code>Thread{</code>

<code> </code><code>private</code> <code>CyclicBarrier cyclicBarrier;</code>

<code> </code><code>public</code> <code>Writer(CyclicBarrier cyclicBarrier) {</code>

<code> </code><code>this</code><code>.cyclicBarrier = cyclicBarrier;</code>

<code> </code><code>@Override</code>

<code> </code><code>public</code> <code>void</code> <code>run() {</code>

<code> </code><code>System.out.println(</code><code>"線程"</code><code>+Thread.currentThread().getName()+</code><code>"正在寫入資料..."</code><code>);</code>

<code> </code><code>Thread.sleep(</code><code>5000</code><code>); </code><code>//以睡眠來模拟寫入資料操作</code>

<code> </code><code>System.out.println(</code><code>"線程"</code><code>+Thread.currentThread().getName()+</code><code>"寫入資料完畢，等待其他線程寫入完畢"</code><code>);</code>

<code> </code><code>cyclicBarrier.await();</code>

<code> </code><code>} </code><code>catch</code> <code>(InterruptedException e) {</code>

<code> </code><code>e.printStackTrace();</code>

<code> </code><code>}</code><code>catch</code><code>(BrokenBarrierException e){</code>

<code> </code><code>System.out.println(</code><code>"所有線程寫入完畢，繼續處理其他任務..."</code><code>);</code>

　　從上面輸出結果可以看出，每個寫入線程執行完寫資料操作之後，就在等待其他線程寫入操作完畢。

　　當所有線程線程寫入操作完畢之後，所有線程就繼續進行後續的操作了。

　　如果說想在所有線程寫入操作完之後，進行額外的其他操作可以為CyclicBarrier提供Runnable參數：

<code> </code><code>CyclicBarrier barrier = </code><code>new</code> <code>CyclicBarrier(N,</code><code>new</code> <code>Runnable() {</code>

<code> </code><code>@Override</code>

<code> </code><code>public</code> <code>void</code> <code>run() {</code>

<code> </code><code>System.out.println(</code><code>"目前線程"</code><code>+Thread.currentThread().getName()); </code>

　　運作結果：

　　從結果可以看出，當四個線程都到達barrier狀态後，會從四個線程中選擇一個線程去執行Runnable。

　　下面看一下為await指定時間的效果：

<code> </code><code>new</code> <code>Writer(barrier).start();</code>

<code> </code><code>Thread.sleep(</code><code>5000</code><code>);</code>

<code> </code><code>cyclicBarrier.await(</code><code>2000</code><code>, TimeUnit.MILLISECONDS);</code>

<code> </code><code>} </code><code>catch</code> <code>(TimeoutException e) {</code>

<code> </code><code>// TODO Auto-generated catch block</code>

<code> </code><code>System.out.println(Thread.currentThread().getName()+</code><code>"所有線程寫入完畢，繼續處理其他任務..."</code><code>);</code>

　　上面的代碼在main方法的for循環中，故意讓最後一個線程啟動延遲，因為在前面三個線程都達到barrier之後，等待了指定的時間發現第四個線程還沒有達到barrier，就抛出異常并繼續執行後面的任務。

　　另外CyclicBarrier是可以重用的，看下面這個例子：

<code> </code><code>Thread.sleep(</code><code>25000</code><code>);</code>

<code> </code><code>System.out.println(</code><code>"CyclicBarrier重用"</code><code>);</code>

　　從執行結果可以看出，在初次的4個線程越過barrier狀态後，又可以用來進行新一輪的使用。而CountDownLatch無法進行重複使用。

　　Semaphore翻譯成字面意思為信号量，Semaphore可以控同時通路的線程個數，通過 acquire() 擷取一個許可，如果沒有就等待，而 release() 釋放一個許可。

　　Semaphore類位于java.util.concurrent包下，它提供了2個構造器：

<code>public</code> <code>Semaphore(</code><code>int</code> <code>permits) { </code><code>//參數permits表示許可數目，即同時可以允許多少線程進行通路</code>

<code> </code><code>sync = </code><code>new</code> <code>NonfairSync(permits);</code>

<code>public</code> <code>Semaphore(</code><code>int</code> <code>permits, </code><code>boolean</code> <code>fair) { </code><code>//這個多了一個參數fair表示是否是公平的，即等待時間越久的越先擷取許可</code>

<code> </code><code>sync = (fair)? </code><code>new</code> <code>FairSync(permits) : </code><code>new</code> <code>NonfairSync(permits);</code>

　　下面說一下Semaphore類中比較重要的幾個方法，首先是acquire()、release()方法：

<code>public</code> <code>void</code> <code>acquire() </code><code>throws</code> <code>InterruptedException { } </code><code>//擷取一個許可</code>

<code>public</code> <code>void</code> <code>acquire(</code><code>int</code> <code>permits) </code><code>throws</code> <code>InterruptedException { } </code><code>//擷取permits個許可</code>

<code>public</code> <code>void</code> <code>release() { } </code><code>//釋放一個許可</code>

<code>public</code> <code>void</code> <code>release(</code><code>int</code> <code>permits) { } </code><code>//釋放permits個許可</code>

　　acquire()用來擷取一個許可，若無許可能夠獲得，則會一直等待，直到獲得許可。

　　release()用來釋放許可。注意，在釋放許可之前，必須先獲獲得許可。

　　這4個方法都會被阻塞，如果想立即得到執行結果，可以使用下面幾個方法：

<code>public</code> <code>boolean</code> <code>tryAcquire() { }; </code><code>//嘗試擷取一個許可，若擷取成功，則立即傳回true，若擷取失敗，則立即傳回false</code>

<code>public</code> <code>boolean</code> <code>tryAcquire(</code><code>long</code> <code>timeout, TimeUnit unit) </code><code>throws</code> <code>InterruptedException { }; </code><code>//嘗試擷取一個許可，若在指定的時間内擷取成功，則立即傳回true，否則則立即傳回false</code>

<code>public</code> <code>boolean</code> <code>tryAcquire(</code><code>int</code> <code>permits) { }; </code><code>//嘗試擷取permits個許可，若擷取成功，則立即傳回true，若擷取失敗，則立即傳回false</code>

<code>public</code> <code>boolean</code> <code>tryAcquire(</code><code>int</code> <code>permits, </code><code>long</code> <code>timeout, TimeUnit unit) </code><code>throws</code> <code>InterruptedException { }; </code><code>//嘗試擷取permits個許可，若在指定的時間内擷取成功，則立即傳回true，否則則立即傳回false</code>

　　另外還可以通過availablePermits()方法得到可用的許可數目。

　　下面通過一個例子來看一下Semaphore的具體使用：

　　假若一個工廠有5台機器，但是有8個勞工，一台機器同時隻能被一個勞工使用，隻有使用完了，其他勞工才能繼續使用。那麼我們就可以通過Semaphore來實作：

<code> </code><code>Semaphore semaphore = </code><code>new</code> <code>Semaphore(</code><code>5</code><code>); </code><code>//機器數目</code>

<code> </code><code>new</code> <code>Worker(i,semaphore).start();</code>

<code> </code><code>static</code> <code>class</code> <code>Worker </code><code>extends</code> <code>Thread{</code>

<code> </code><code>private</code> <code>int</code> <code>num;</code>

<code> </code><code>private</code> <code>Semaphore semaphore;</code>

<code> </code><code>public</code> <code>Worker(</code><code>int</code> <code>num,Semaphore semaphore){</code>

<code> </code><code>this</code><code>.semaphore = semaphore;</code>

<code> </code><code>semaphore.acquire();</code>

<code> </code><code>System.out.println(</code><code>"勞工"</code><code>+</code><code>this</code><code>.num+</code><code>"占用一個機器在生産..."</code><code>);</code>

<code> </code><code>Thread.sleep(</code><code>2000</code><code>);</code>

<code> </code><code>System.out.println(</code><code>"勞工"</code><code>+</code><code>this</code><code>.num+</code><code>"釋放出機器"</code><code>);</code>

<code> </code><code>semaphore.release(); </code>

　　執行結果：

　　下面對上面說的三個輔助類進行一個總結：

　　1）CountDownLatch和CyclicBarrier都能夠實作線程之間的等待，隻不過它們側重點不同：

　　　　CountDownLatch一般用于某個線程A等待若幹個其他線程執行完任務之後，它才執行；

　　　　而CyclicBarrier一般用于一組線程互相等待至某個狀态，然後這一組線程再同時執行；

　　　　另外，CountDownLatch是不能夠重用的，而CyclicBarrier是可以重用的。

　　2）Semaphore其實和鎖有點類似，它一般用于控制對某組資源的通路權限。

　　參考資料：

　　《Java程式設計思想》

java-并發-CountDownLatch、CyclicBarrier和Semaphore

繼續閱讀

關于Gradle配置的小結

Java小案例——随機數猜測随機數猜測

nginx location中斜線的位置的重要性

27 Best Free Eclipse Plug-ins for Java Developer to be ProductiveCode Quality PluginsText Editor PluginsDependency ManagementVersion Control Integration PluginsFramework Development Continuous Integration Related PluginsOther Utility Plugins

Java String.format方法的簡單使用

neo4j之cypher使用文檔

GitHub連夜封殺！這份阿裡 10W 字内部 Java 字面試手冊到底有多強？

spark/scala關于【資源檔案】加載方法概述外部檔案加載方案測試資源檔案打包入jar包中小結

mybatis_入門程式Mybatis入門

AOP程式設計_Android優雅權限架構(1)概念基礎，2021金三銀四前言正文大綱正文

Effective Java 8:通用程式設計

OOM三種類型

工廠模式-三種類型

【遞歸】高效率求2的n次幂

win10本地scala和spark安裝安裝scala安裝spark

scala (3) Function 和 Method