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CountDownLatch(闭锁)、Semaphore(信号量)、CyclicBarrier

程序员文章站 2023-11-14 09:24:46
一、CountDowmLatch(闭锁)(倒计数锁存器) CountDownLatch类位于java.util.concurrent包下,在完成某些运算时,只有其他所有线程的运算全部完成,当前运算才继续执行。 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 ......

一、countdowmlatch(闭锁)(倒计数锁存器)

  countdownlatch类位于java.util.concurrent包下,在完成某些运算时,只有其他所有线程的运算全部完成,当前运算才继续执行。

  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。

 1 final countdownlatch latch = new countdownlatch(2);
 2 new thread(){
 3     public void run() {
 4         system.out.println("子线程"+thread.currentthread().getname()+"正在执行");
 5         thread.sleep(3000);
 6         system.out.println("子线程"+thread.currentthread().getname()+"执行完毕");
 7         latch.countdown();
 8     };
 9 }.start();
10 new thread(){ 
11     public void run() {
12         system.out.println("子线程"+thread.currentthread().getname()+"正在执行");
13         thread.sleep(3000);
14         system.out.println("子线程"+thread.currentthread().getname()+"执行完毕");
15         latch.countdown();
16     };
17 }.start();
18 system.out.println("等待 2 个子线程执行完毕...");
19 latch.await();
20 system.out.println("2 个子线程已经执行完毕");
21 system.out.println("继续执行主线程");
22 }

二、semaphore(信号量-控制同时访问的线程个数)

  信号量可以控制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,而通过release()释放一个许可。

semaphore类中比较重要的几个方法:

  1)public void acquire():用来获取一个许可,若无许可能够获得,则会一直等待,知道获得许可。

  2)public void acquire(int permits):获取permits个许可。

  3)public void release(){}:释放许可,注意,在释放许可之前,必须先获得许可。

  4)public void release(int permits){}:释放permits个许可。

上面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:

  1)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。

  2)public boolean tryacquire(long timeout,timeunit unit):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,否则立即返回false。

  3)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。

  4)public boolean tryacquire(int permits,long timeout,timeunit unit):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,否则立即返回false。

  5)还可以通过availablepermits()方法得到可用的许可数目。

  例子:若一个工厂有5台机器,一台机器同时只能被一个工人使用,只有使用完了,其他工人才能继续使用。那么我们就可以通过semaphore来实现:

 1 int n = 8; //工人数
 2 semaphore semaphore = new semaphore(5); //机器数目
 3 for(int i=0;i<n;i++){
 4     new worker(i,semaphore).start();
 5 }
 6 static class worker extends thread{
 7     private int num;
 8     private semaphore semaphore;
 9     public worker(int num,semaphore semaphore){
10         this.num = num;
11         this.semaphore = semaphore;
12     }
13     public void run() {
14         try {
15             semaphore.acquire();
16             system.out.println("工人"+this.num+"占用一个机器在生产...");
17             thread.sleep(2000);
18             system.out.println("工人"+this.num+"释放出机器");
19             semaphore.release();
20         } catch (interruptedexception e) {
21             e.printstacktrace();
22         }
23     }
24 }

三、cyclicbarrier(回环栅栏-等待至barrier状态再全部同时执行)

  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。我们暂且把这种状态叫做barrier,当调用await()方法之后,线程就处于barrier了。

  cyclicbarrier中最重要的方法就是await方法,它有两个重载版本:

    1)public int await():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。

    2)public int await(long timeout,timeunit unit):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。

  具体使用如下:

 1  public static void main(string[] args) {
 2      int n = 4;
 3      cyclicbarrier barrier = new cyclicbarrier(n);
 4      for(int i=0;i<n;i++)
 5          new writer(barrier).start();
 6      }
 7  static class writer extends thread{
 8      private cyclicbarrier cyclicbarrier;
 9      public writer(cyclicbarrier cyclicbarrier) {
10          this.cyclicbarrier = cyclicbarrier;
11      }
12  public void run() {
13      try {
14          thread.sleep(5000); //以睡眠来模拟线程需要预定写入数据操作
15 system.out.println("线程"+thread.currentthread().getname()+"写入数据完毕,等待其他线程写入完毕");
16          cyclicbarrier.await();
17      } catch (interruptedexception e) {
18          e.printstacktrace();
19      }catch(brokenbarrierexception e){
20          e.printstacktrace();
21      }
22      system.out.println("所有线程写入完毕,继续处理其他任务,比如数据操作");
23      }
24  }

 

三者之间的联系与区别:

  countdownlatch和cyclicbarrier都能够实现线程之间的等待,只不过它们侧重点不同。countdownlatch一般用于某个线程a等待若干个线程执行完任务之后,它才执行;而cyclicbarrier一般用于一组线程互相等待至某个状态,然后这一组线程再同时执行。另外,countdownlatch是不能够重用的,而cyclicbarrier是可以重用的。

  semaphore其实和锁有点类似,它一般用于控制对某组资源的访问权限。