Java并发编程：CountDownLatch、CyclicBarrier和Semaphore

参考importnew

CountDownLatch用法

CountDownLatch类位于java.util.concurrent包下，利用它可以实现类似计数器的功能。比如有一个任务A，它要等待其他4个任务执行完毕之后才能执行，此时就可以利用CountDownLatch来实现这种功能了。

CountDownLatch类只提供了一个构造器：

 public CountDownLatch(int count) { }; //参数count为计数值 

然后下面这3个方法是CountDownLatch类中最重要的方法：

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()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 void countDown() { };  //将count值减1

Demo:

package com.zxd.concurrent.learning;

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

/**
 * @Project ConcurrentLearning
 * @Package com.zxd.concurrent.learning
 * @Author：zouxiaodong
 * @Description:
 * @Date:Created in 10:57 2018/3/21.
 */
public class CountDownLatchTest {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        System.out.println("主线程"+Thread.currentThread().getName()+"正在执行.......");
        CountDownLatch latch = new CountDownLatch(2);
        ThreadTest test_1 = new ThreadTest(latch,3000);
        ThreadTest test_2 = new ThreadTest(latch,5000);
        test_1.start();
        test_2.start();
        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..................");
        System.out.println("主线程其他逻辑执行..................");
    }
}

class ThreadTest extends Thread{
    private CountDownLatch countDownLatch = null;
    private long sleep = 0L;

    public ThreadTest(CountDownLatch countDownLatch,long sleep) {
        this.countDownLatch = countDownLatch;
        this.sleep = sleep;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            System.out.println("子线程"+Thread.currentThread().getName()+"正在执行.......");
            Thread.sleep(sleep);
            System.out.println("子线程"+Thread.currentThread().getName()+"执行完毕.......");
            System.out.println("--------------countDownLatch.getCount()前="+countDownLatch.getCount());
            countDownLatch.countDown();
            System.out.println("--------------countDownLatch.getCount()后="+countDownLatch.getCount());
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

运行结果：

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CyclicBarrier用法

字面意思回环栅栏，通过它可以实现让一组线程等待至某个状态之后再全部同时执行。叫做回环是因为当所有等待线程都被释放以后，CyclicBarrier可以被重用。我们暂且把这个状态就叫做barrier，当调用await()方法之后，线程就处于barrier了。

CyclicBarrier类位于java.util.concurrent包下，CyclicBarrier提供2个构造器：

public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) {
}
 
public CyclicBarrier(int parties) {
}

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。

然后CyclicBarrier中最重要的方法就是await方法，它有2个重载版本：

//用来挂起当前线程，直至所有线程都到达barrier状态再同时执行后续任务
public int await() throws InterruptedException, BrokenBarrierException {  

};

//让这些线程等待至一定的时间，如果还有线程没有到达barrier状态就直接让到达barrier的线程执行后续任务
public int await(long timeout, TimeUnit unit)throws InterruptedException,BrokenBarrierException,TimeoutException { 

};

Demo:

package com.zxd.concurrent.learning;

import java.util.concurrent.CyclicBarrier;

/**
 * @Project ConcurrentLearning
 * @Package com.zxd.concurrent.learning
 * @Author：zouxiaodong
 * @Description:
 * @Date:Created in 17:41 2018/3/21.
 */
public class CyclicBarrierTest {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        int i = 4;
//        CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(i);
        CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(i, new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("当前线程号为："+Thread.currentThread().getName()+",所有线程已到达barrier.................");
            }
        });

        for(int m=0;m<i;m++){
            new Writer(cyclicBarrier).start();
        }

        Thread.sleep(10000);

        System.out.println("CyclicBarrier重用....................");

        for(int m=0;m<i;m++){
            new Writer(cyclicBarrier).start();
        }

    }
    static class Writer extends Thread{
        private CyclicBarrier cyclicBarrier;

        public Writer(CyclicBarrier cyclicBarrier){
            this.cyclicBarrier = cyclicBarrier;
        }

        @Override
        public void run(){
            try {
                System.out.println("子线程"+Thread.currentThread().getName()+"正在执行写入.......");
                Thread.sleep(2000);
                System.out.println("子线程"+Thread.currentThread().getName()+"写入完成.......");
                cyclicBarrier.await();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("所有线程写入完成，继续处理线程"+Thread.currentThread().getName()+"其他任务..............");
        }
    }
}

运行结果：

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Semaphore用法

Semaphore翻译成字面意思为信号量，Semaphore可以控同时访问的线程个数，通过 acquire() 获取一个许可，如果没有就等待，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：

public Semaphore(int permits) {          //参数permits表示许可数目，即同时可以允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表示是否是公平的，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：

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，若无许可能够获得，则会一直等待，直到获得许可。

release()用来释放许可。注意，在释放许可之前，必须先获获得许可。

这4个方法都会被阻塞，如果想立即得到执行结果，可以使用下面几个方法：

public boolean tryAcquire() { };    //尝试获取一个许可，若获取成功，则立即返回true，若获取失败，则立即返回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，则立即返回true，否则则立即返回false
public boolean tryAcquire(int permits) { }; //尝试获取permits个许可，若获取成功，则立即返回true，若获取失败，则立即返回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，则立即返回true，否则则立即返回false

可以通过availablePermits()方法得到可用的许可数目.
Demo:

package com.zxd.concurrent.learning;

import java.util.concurrent.Semaphore;

/**
 * @Project ConcurrentLearning
 * @Package com.zxd.concurrent.learning
 * @Author：zouxiaodong
 * @Description:
 * @Date:Created in 18:13 2018/3/21.
 */
public class SemaphoreTest {

    public static void main(String[] args){
        int person = 8;
        Semaphore semaphore = new Semaphore(5);
        for(int i = 0;i < person;i++){
            new Thread(new Person(person,semaphore)).start();
        }
    }
    static class Person implements Runnable{
        private int num;
        private Semaphore semaphore;

        public Person(int num, Semaphore semaphore) {
            this.num = num;
            this.semaphore = semaphore;
        }

        @Override
        public void run() {
            try {
                System.out.println("1.线程："+Thread.currentThread().getName()+"准备获取许可,可用semaphore数:"+semaphore.availablePermits());
                semaphore.acquire();
                System.out.println("2.线程："+Thread.currentThread().getName()+"占用一个许可,可用semaphore数:"+semaphore.availablePermits());
                Thread.sleep(2000);
                semaphore.release();
                System.out.println("3.线程："+Thread.currentThread().getName()+"释放一个许可,可用semaphore数:"+semaphore.availablePermits());
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

        }
    }
}

运行结果：