Java并发编程之并发工具类

CountDownLatch

CountDownLatch可以用于一个或多个线程等待其他线程完成操作.

示例代码

private static CountDownLatch c = new CountDownLatch(1);

public static void main(String[] args) {
    System.out.println("main start");
    try {
        new Thread(new Runnable(){
            @Override
            public void run() {
                try {
                    System.out.println("thread1 start");
                    Thread.sleep(3000);
                    System.out.println("thread1 end");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                c.countDown();
            }
        }, "thread1").start();
        c.await();
        System.out.println("main end");
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

代码中, 主线程启动一个thread1线程后, 调用CountDownLatch的await()方法被阻塞, 一直等到计数器减为0.

CountDownLatch的构造方法接收一个参数n作为计数器, 可以想象为一个门有n个门闩, 每次调用countDown()方法, 计数器就减1, 即打开一个门闩. 当所有门闩都打开的时候, 调用await()方法的线程被唤醒.

await(long timeout, TimeUnit unit)方法表示等待一定时间后, 当前不会再阻塞当前线程.

CyclicBarrier

CyclicBarrier可以看作是可循环使用的屏障. 它的作用是, 让一组线程达到一个屏障时被阻塞, 直到最后一个线程到达屏障时, 屏障才会放行, 所有被阻塞的线程才可以继续运行.

示例代码

private static CyclicBarrier cb = new CyclicBarrier(3);

public static void main(String[] args) {
    new Thread(new Runnable(){
        @Override
        public void run() {
            try {
                System.out.println("thread1 start");
                Thread.sleep(2000);
                cb.await();
                System.out.println("thread1 end");
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }).start();
    new Thread(new Runnable(){
        @Override
        public void run() {
            try {
                System.out.println("thread2 start");
                Thread.sleep(2000);
                cb.await();
                System.out.println("thread2 end");
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }).start();
    try {
        cb.await();
    } catch (Exception e) {
        e.printStackTrace();
    }
    System.out.println("main");
}

代码中, CyclicBarrier的构造方法的参数表示屏障拦截的线程数, 每个线程通过await()通知CyclicBarrier已到达屏障, 然后此线程被阻塞.

另外, CyclicBarrier还有一另种构造方法CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction), 表示在所有线程达到屏障时, 先执行barrierAction, 方便处理更复杂的业务场景.

await(long timeout, TimeUnit unit)方法表示等待一定时间后, 当前不会再阻塞当前线程.

与CountDownLatch的不同之处在于, CyclicBarrier可以通过reset()方法重置.

Semaphore

Semaphore(信号量)是用来控制同时访问资源的线程数.
Semaphore可以用于做流量控制, 特别是公共资源有限的场景.

示例代码

private static Semaphore sema = new Semaphore(5);

public static void main(String[] args) {
    for(int i=0; i<30; i++) {
        new Thread(new Runnable(){
            @Override
            public void run() {
                try {
                    sema.acquire();
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName());
                    Thread.sleep(3000);
                    sema.release();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        }).start();
    }
}

代码中, 创建了30个线程, 但是同时只有5个线程可以并发执行.
线程先调用acquire()方法获取许可, 运行完成后再调用release()方法释放许可.

另外, Semaphore还提供了tryAcquire()方法来试图获取许可, 获取成功则返回true.

Exchanger

Exchanger用于两个线程交换数据.
线程通过调用exchange()方法交换数据, 先调用exchange()方法的线程会一定阻塞, 等待第二个线程调用此方法; 当两个线都调用了exchange()方法时, 两个线程就可以实现交换数据了.

private static Exchanger<String> ex = new Exchanger<String>();

public static void main(String[] args) {
    new Thread(new Runnable(){
        @Override
        public void run() {
            try {
                String result = ex.exchange("I am thread1...");
                System.out.println("thread1: " + result);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }, "thread1").start();
    new Thread(new Runnable(){
        @Override
        public void run() {
            try {
                String result = ex.exchange("I am thread2...");
                System.out.println("thread2: " + result);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }, "thread2").start();
}