出自: http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3920397.html
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併發編程,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
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http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3920397.html
一.CountDownLatch用法
CountDownLatch類位於java.util.concurrent包下,利用它可以實現類似計數器的功能。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來實現這種功能了。
CountDownLatch類只提供了一個構造器:
1 | public CountDownLatch( int count) { }; //參數count爲計數值 |
然後下面這3個方法是CountDownLatch類中最重要的方法:
1 2 3 | public void await() throws InterruptedException { }; //調用await()方法的線程會被掛起,它會等待直到count值爲0才繼續執行 public boolean await( long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException { }; //和await()類似,只不過等待一定的時間後count值還沒變爲0的話就會繼續執行 public void countDown() { }; //將count值減1 |
下面看一個例子大家就清楚CountDownLatch的用法了:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 | public class Test { public static void main(String[] args) { final CountDownLatch latch = new CountDownLatch( 2 ); new Thread(){ public void run() { try { System.out.println( "子線程" +Thread.currentThread().getName()+ "正在執行" ); Thread.sleep( 3000 ); System.out.println( "子線程" +Thread.currentThread().getName()+ "執行完畢" ); latch.countDown(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }; }.start(); new Thread(){ public void run() { try { System.out.println( "子線程" +Thread.currentThread().getName()+ "正在執行" ); Thread.sleep( 3000 ); System.out.println( "子線程" +Thread.currentThread().getName()+ "執行完畢" ); latch.countDown(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }; }.start(); try { System.out.println( "等待2個子線程執行完畢..." ); latch.await(); System.out.println( "2個子線程已經執行完畢" ); System.out.println( "繼續執行主線程" ); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } |
執行結果:
線程Thread-0正在執行 線程Thread-1正在執行 等待2個子線程執行完畢... 線程Thread-0執行完畢 線程Thread-1執行完畢 2個子線程已經執行完畢 繼續執行主線程
二.CyclicBarrier用法
字面意思迴環柵欄,通過它可以實現讓一組線程等待至某個狀態之後再全部同時執行。叫做迴環是因爲當所有等待線程都被釋放以後,CyclicBarrier可以被重用。我們暫且把這個狀態就叫做barrier,當調用await()方法之後,線程就處於barrier了。
CyclicBarrier類位於java.util.concurrent包下,CyclicBarrier提供2個構造器:
1 2 3 4 5 | public CyclicBarrier( int parties, Runnable barrierAction) { } public CyclicBarrier( int parties) { } |
參數parties指讓多少個線程或者任務等待至barrier狀態;參數barrierAction爲當這些線程都達到barrier狀態時會執行的內容。
然後CyclicBarrier中最重要的方法就是await方法,它有2個重載版本:
1 2 | public int await() throws InterruptedException, BrokenBarrierException { }; public int await( long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException,BrokenBarrierException,TimeoutException { }; |
第一個版本比較常用,用來掛起當前線程,直至所有線程都到達barrier狀態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狀態就直接讓到達barrier的線程執行後續任務。
下面舉幾個例子就明白了:
假若有若干個線程都要進行寫數據操作,並且只有所有線程都完成寫數據操作之後,這些線程才能繼續做後面的事情,此時就可以利用CyclicBarrier了:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 | 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( "線程" +Thread.currentThread().getName()+ "正在寫入數據..." ); try { Thread.sleep( 5000 ); //以睡眠來模擬寫入數據操作 System.out.println( "線程" +Thread.currentThread().getName()+ "寫入數據完畢,等待其他線程寫入完畢" ); cyclicBarrier.await(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } catch (BrokenBarrierException e){ e.printStackTrace(); } System.out.println( "所有線程寫入完畢,繼續處理其他任務..." ); } } } |
執行結果:
線程Thread-0正在寫入數據... 線程Thread-3正在寫入數據... 線程Thread-2正在寫入數據... 線程Thread-1正在寫入數據... 線程Thread-2寫入數據完畢,等待其他線程寫入完畢 線程Thread-0寫入數據完畢,等待其他線程寫入完畢 線程Thread-3寫入數據完畢,等待其他線程寫入完畢 線程Thread-1寫入數據完畢,等待其他線程寫入完畢 所有線程寫入完畢,繼續處理其他任務... 所有線程寫入完畢,繼續處理其他任務... 所有線程寫入完畢,繼續處理其他任務... 所有線程寫入完畢,繼續處理其他任務...
從上面輸出結果可以看出,每個寫入線程執行完寫數據操作之後,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爲CyclicBarrier提供Runnable參數:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 | 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( "當前線程" +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( "線程" +Thread.currentThread().getName()+ "正在寫入數據..." ); try { Thread.sleep( 5000 ); //以睡眠來模擬寫入數據操作 System.out.println( "線程" +Thread.currentThread().getName()+ "寫入數據完畢,等待其他線程寫入完畢" ); cyclicBarrier.await(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } catch (BrokenBarrierException e){ e.printStackTrace(); } System.out.println( "所有線程寫入完畢,繼續處理其他任務..." ); } } } |
運行結果:
線程Thread-0正在寫入數據... 線程Thread-1正在寫入數據... 線程Thread-2正在寫入數據... 線程Thread-3正在寫入數據... 線程Thread-0寫入數據完畢,等待其他線程寫入完畢 線程Thread-1寫入數據完畢,等待其他線程寫入完畢 線程Thread-2寫入數據完畢,等待其他線程寫入完畢 線程Thread-3寫入數據完畢,等待其他線程寫入完畢 當前線程Thread-3 所有線程寫入完畢,繼續處理其他任務... 所有線程寫入完畢,繼續處理其他任務... 所有線程寫入完畢,繼續處理其他任務... 所有線程寫入完畢,繼續處理其他任務...
從結果可以看出,當四個線程都到達barrier狀態後,會從四個線程中選擇一個線程去執行Runnable。
下面看一下爲await指定時間的效果:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 | 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( "線程" +Thread.currentThread().getName()+ "正在寫入數據..." ); try { Thread.sleep( 5000 ); //以睡眠來模擬寫入數據操作 System.out.println( "線程" +Thread.currentThread().getName()+ "寫入數據完畢,等待其他線程寫入完畢" ); 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()+ "所有線程寫入完畢,繼續處理其他任務..." ); } } } |
執行結果:
線程Thread-0正在寫入數據... 線程Thread-2正在寫入數據... 線程Thread-1正在寫入數據... 線程Thread-2寫入數據完畢,等待其他線程寫入完畢 線程Thread-0寫入數據完畢,等待其他線程寫入完畢 線程Thread-1寫入數據完畢,等待其他線程寫入完畢 線程Thread-3正在寫入數據... java.util.concurrent.TimeoutException Thread-1所有線程寫入完畢,繼續處理其他任務... Thread-0所有線程寫入完畢,繼續處理其他任務... at java.util.concurrent.CyclicBarrier.dowait(Unknown Source) at java.util.concurrent.CyclicBarrier.await(Unknown Source) at com.cxh.test1.Test$Writer.run(Test.java:58) java.util.concurrent.BrokenBarrierException at java.util.concurrent.CyclicBarrier.dowait(Unknown Source) at java.util.concurrent.CyclicBarrier.await(Unknown Source) at com.cxh.test1.Test$Writer.run(Test.java:58) java.util.concurrent.BrokenBarrierException at java.util.concurrent.CyclicBarrier.dowait(Unknown Source) at java.util.concurrent.CyclicBarrier.await(Unknown Source) at com.cxh.test1.Test$Writer.run(Test.java:58) Thread-2所有線程寫入完畢,繼續處理其他任務... java.util.concurrent.BrokenBarrierException 線程Thread-3寫入數據完畢,等待其他線程寫入完畢 at java.util.concurrent.CyclicBarrier.dowait(Unknown Source) at java.util.concurrent.CyclicBarrier.await(Unknown Source) at com.cxh.test1.Test$Writer.run(Test.java:58) Thread-3所有線程寫入完畢,繼續處理其他任務...
上面的代碼在main方法的for循環中,故意讓最後一個線程啓動延遲,因爲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,就拋出異常並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:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 | 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( "線程" +Thread.currentThread().getName()+ "正在寫入數據..." ); try { Thread.sleep( 5000 ); //以睡眠來模擬寫入數據操作 System.out.println( "線程" +Thread.currentThread().getName()+ "寫入數據完畢,等待其他線程寫入完畢" ); cyclicBarrier.await(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } catch (BrokenBarrierException e){ e.printStackTrace(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "所有線程寫入完畢,繼續處理其他任務..." ); } } } |
執行結果:
線程Thread-0正在寫入數據... 線程Thread-1正在寫入數據... 線程Thread-3正在寫入數據... 線程Thread-2正在寫入數據... 線程Thread-1寫入數據完畢,等待其他線程寫入完畢 線程Thread-3寫入數據完畢,等待其他線程寫入完畢 線程Thread-2寫入數據完畢,等待其他線程寫入完畢 線程Thread-0寫入數據完畢,等待其他線程寫入完畢 Thread-0所有線程寫入完畢,繼續處理其他任務... Thread-3所有線程寫入完畢,繼續處理其他任務... Thread-1所有線程寫入完畢,繼續處理其他任務... Thread-2所有線程寫入完畢,繼續處理其他任務... CyclicBarrier重用 線程Thread-4正在寫入數據... 線程Thread-5正在寫入數據... 線程Thread-6正在寫入數據... 線程Thread-7正在寫入數據... 線程Thread-7寫入數據完畢,等待其他線程寫入完畢 線程Thread-5寫入數據完畢,等待其他線程寫入完畢 線程Thread-6寫入數據完畢,等待其他線程寫入完畢 線程Thread-4寫入數據完畢,等待其他線程寫入完畢 Thread-4所有線程寫入完畢,繼續處理其他任務... Thread-5所有線程寫入完畢,繼續處理其他任務... Thread-6所有線程寫入完畢,繼續處理其他任務... Thread-7所有線程寫入完畢,繼續處理其他任務...
從執行結果可以看出,在初次的4個線程越過barrier狀態後,又可以用來進行新一輪的使用。而CountDownLatch無法進行重複使用。
三.Semaphore用法
Semaphore翻譯成字面意思爲 信號量,Semaphore可以控同時訪問的線程個數,通過 acquire() 獲取一個許可,如果沒有就等待,而 release() 釋放一個許可。
Semaphore類位於java.util.concurrent包下,它提供了2個構造器:
1 2 3 4 5 6 | public Semaphore( int permits) { //參數permits表示許可數目,即同時可以允許多少線程進行訪問 sync = new NonfairSync(permits); } public Semaphore( int permits, boolean fair) { //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獲取許可 sync = (fair)? new FairSync(permits) : new NonfairSync(permits); } |
下面說一下Semaphore類中比較重要的幾個方法,首先是acquire()、release()方法:
1 2 3 4 | public void acquire() throws InterruptedException { } //獲取一個許可 public void acquire( int permits) throws InterruptedException { } //獲取permits個許可 public void release() { } //釋放一個許可 public void release( int permits) { } //釋放permits個許可 |
acquire()用來獲取一個許可,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:
1 2 3 4 | public boolean tryAcquire() { }; //嘗試獲取一個許可,若獲取成功,則立即返回true,若獲取失敗,則立即返回false public boolean tryAcquire( long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException { }; //嘗試獲取一個許可,若在指定的時間內獲取成功,則立即返回true,否則則立即返回false public boolean tryAcquire( int permits) { }; //嘗試獲取permits個許可,若獲取成功,則立即返回true,若獲取失敗,則立即返回false public boolean tryAcquire( int permits, long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException { }; //嘗試獲取permits個許可,若在指定的時間內獲取成功,則立即返回true,否則則立即返回false |
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臺機器,但是有8個工人,一臺機器同時只能被一個工人使用,只有使用完了,其他工人才能繼續使用。那麼我們就可以通過Semaphore來實現:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 | public class Test { public static void main(String[] args) { int N = 8 ; //工人數 Semaphore semaphore = new Semaphore( 5 ); //機器數目 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+ "佔用一個機器在生產..." ); Thread.sleep( 2000 ); System.out.println( "工人" + this .num+ "釋放出機器" ); semaphore.release(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } } } |
執行結果:
工人0佔用一個機器在生產...
工人1佔用一個機器在生產...
工人2佔用一個機器在生產...
工人4佔用一個機器在生產...
工人5佔用一個機器在生產...
工人0釋放出機器
工人2釋放出機器
工人3佔用一個機器在生產...
工人7佔用一個機器在生產...
工人4釋放出機器
工人5釋放出機器
工人1釋放出機器
工人6佔用一個機器在生產...
工人3釋放出機器
工人7釋放出機器
工人6釋放出機器
下面對上面說的三個輔助類進行一個總結:
1)CountDownLatch和CyclicBarrier都能夠實現線程之間的等待,只不過它們側重點不同:
CountDownLatch一般用於某個線程A等待若干個其他線程執行完任務之後,它才執行;
而CyclicBarrier一般用於一組線程互相等待至某個狀態,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,它一般用於控制對某組資源的訪問權限。
參考資料:
《Java編程思想》
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