java.util.concurrent（J.U.C）大大提高了并發(fā)性能捐腿，AQS 被認為是 J.U.C 的核心课锌。?????

在多線程程序設計中厨内，經(jīng)常會遇到一個線程等待一個或多個線程的場景，遇到這樣的場景應該如何解決渺贤？

?? 如果是一個線程等待一個線程雏胃，則可以通過await()和notify()來實現(xiàn)；

?? 如果是一個線程等待多個線程志鞍，則就可以使用CountDownLatch和CyclicBarrier來實現(xiàn)比較好的控制瞭亮。

CountDownLatch:一個線程(或者多個)， 等待另外N個線程完成某個事情之后才能執(zhí)行固棚。?

CyclicBarrier: N個線程相互等待统翩，任何一個線程完成之前仙蚜，所有的線程都必須等待。

這樣應該就清楚一點了厂汗，對于CountDownLatch來說委粉，重點是那個“一個線程”, 是它在等待，而另外那N的線程在把“某個事情”做完之后可以繼續(xù)等待娶桦，可以終止贾节。而對于CyclicBarrier來說，重點是那N個線程衷畦，他們之間任何一個沒有完成栗涂，所有的線程都必須等待。? ?

CountDownLatch是計數(shù)器祈争，線程完成一個就記一個斤程，就像報數(shù)一樣，只不過是遞減的菩混。而CyclicBarrier更像一個水閘暖释，線程執(zhí)行就像水流，在水閘處都會堵住, 等到水滿(線程到齊)了墨吓，才開始泄流。

1纹磺、CountDownLatch

用來控制一個線程等待多個線程帖烘。

維護了一個計數(shù)器 cnt，每次調(diào)用 countDown() 方法會讓計數(shù)器的值減 1橄杨，減到 0 的時候秘症，那些因為調(diào)用 await() 方法而在等待的線程就會被喚醒。??? ??

示例：

public class CountDownLatchTest {

?????? static CountDownLatch latch = new CountDownLatch(2);

? ? ? ?public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

?????????????????????? newThread(new Runnable() {

?????????????????????? ??? @Override

?????????????????????? ??? public void run() {

????????????????????????????????????????????? System.out.println(1);

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? latch.countDown();

????????????????????????????????????????????? System.out.println(2);

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? latch.countDown();

?????????????????????? ???? }

?????????????????????? }).start();

? ? ? ? ? //等待到上面兩個操作結(jié)束式矫，latch減少到0時才能通過

? ? ? ? ? latch.await();

????????? System.out.println(3);

???? }

}

1

2

3

public class CountdownLatchExample {

??? public static voidmain(String[] args) throws InterruptedException {

??????? final inttotalThread = 10;

??????? CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(totalThread);

??????? ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();

??????? for (int i = 0; i< totalThread; i++) {

???????????executorService.execute(() -> {

???????????????System.out.print("run..");

???????????????countDownLatch.countDown();

????????? ??});

??????? }

???????countDownLatch.await();

???????System.out.println("end");

???????executorService.shutdown();

??? }

}

run..run..run..run..run..run..run..run..run..run..end

CountDownLatch的構(gòu)造函數(shù)接收一個int類型的參數(shù)作為計數(shù)器乡摹，如果你想等待N個點完成，這里就傳入N采转。

當我們調(diào)用一次CountDownLatch的countDown方法時聪廉，N就會減1，CountDownLatch的await會阻塞當前線程故慈，直到N變成零板熊。由于countDown方法可以用在任何地方，所以這里說的N個點察绷，可以是N個線程干签，也可以是1個線程里的N個執(zhí)行步驟。用在多個線程時拆撼，你只需要把這個CountDownLatch的引用傳遞到線程里容劳。

2喘沿、CyclicBarrier

用來控制多個線程互相等待，只有當多個線程都到達時竭贩，這些線程才會繼續(xù)執(zhí)行蚜印。

和 CountdownLatch 相似，都是通過維護計數(shù)器來實現(xiàn)的娶视。線程執(zhí)行 await() 方法之后計數(shù)器會減 1晒哄，并進行等待，直到計數(shù)器為 0肪获，所有調(diào)用 await() 方法而在等待的線程才能繼續(xù)執(zhí)行寝凌。

CyclicBarrier 和 CountdownLatch的一個區(qū)別是，CyclicBarrier 的計數(shù)器通過調(diào)用 reset() 方法可以循環(huán)使用孝赫，所以它才叫做循環(huán)屏障较木。

CyclicBarrier 有兩個構(gòu)造函數(shù)，其中 parties 指示計數(shù)器的初始值青柄，barrierAction 在所有線程都到達屏障的時候會執(zhí)行一次伐债。

public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) {

??? if (parties <= 0)throw new IllegalArgumentException();

??? this.parties = parties;

??? this.count = parties;

??? this.barrierCommand =barrierAction;

}

public CyclicBarrier(int parties) {

??? this(parties, null);

}

示例代碼：

public class CyclicBarrierTest {

?????????? staticCyclicBarrier c = new CyclicBarrier(2);

? ? ? ? ? ?public static void main(String[] args) {

?????????????????????? newThread(new Runnable() {

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?@Override

?????????????????????? publicvoid run() {

?????????????????????? ??????? try {

?????????????????????? ????????????? c.await();

?????????????????????? ??????? } catch (Exception e) {

???????????????????? ?????????}

?????????????????????? System.out.println(1);

?????????? ????????}

????????? }).start();

?????????? try {

??? ??????????????????c.await();

?????????? ?} catch (Exception e) {

? ? ? ? ? ? ? }

????????????? System.out.println(2);

???????? }

}

輸出

1 | 2

2 | 1

或者輸出

1 | 1

2 | 2

如果把new CyclicBarrier(2)修改成new CyclicBarrier(3)則主線程和子線程會永遠等待，因為沒有第三個線程執(zhí)行await方法致开，即沒有第三個線程到達屏障峰锁，所以之前到達屏障的兩個線程都不會繼續(xù)執(zhí)行。

CyclicBarrier還提供一個更高級的構(gòu)造函數(shù)CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)双戳，用于在線程到達屏障時虹蒋，優(yōu)先執(zhí)行barrierAction，方便處理更復雜的業(yè)務場景飒货。代碼如下：

public class CyclicBarrierTest2 {

?????????? staticCyclicBarrier c = new CyclicBarrier(2, new A());

?????????? public static void main(String[] args) {

?????????????????????? newThread(new Runnable() {

????????????????????????? ????@Override

?????????????????????? ???????? public void run() {

????????????????????????????????????????????? try{

?????????????????????? ??????????????????????????? c.await();

????????????????????????????????????????????? }catch (Exception e) {

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? }

????????????????????????????????????????????? System.out.println(1);

?????????????????????????????}

?????????????????????? }).start();

?????????????????????? try {

?????????????????????? ??????? c.await();

?????????????????????? }catch (Exception e) {

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? }

?????????????????????System.out.println(2);

????????? }

??????????? static class A implements Runnable {

?????????????????????? @Override

?????????????????????? public void run() {

???????????????????????????????System.out.println(3);

?????????????????????? }

??????????? }

}

輸出

1 | 3

2 | 1

3 | 2

比較：

??? 1）CountDownLatch是把主干線程掛起魄衅，在任務線程中進行倒數(shù)計數(shù)，直到任務線程執(zhí)行完才喚醒主干線程繼續(xù)執(zhí)行塘辅；

?????? CyclicBarrier是把任務線程掛起晃虫，直到所有任務線程執(zhí)行到屏障處再放行繼續(xù)執(zhí)行；

??? 2）CountDownLatch達到屏障放行標準后放行的是主干線程扣墩；

?????? CyclicBarrier達到屏障放行標準后放行的是任務線程哲银，并且還會額外地觸發(fā)一個達到標準后執(zhí)行的響應線程；

3呻惕、Semaphore

Semaphore（信號量）是用來控制同時訪問特定資源的線程數(shù)量盘榨，它通過協(xié)調(diào)各個線程，以保證合理的使用公共資源蟆融。

很多年以來草巡，我都覺得從字面上很難理解Semaphore所表達的含義，只能把它比作是控制流量的紅綠燈，比如XX馬路要限制流量山憨，只允許同時有一百輛車在這條路上行使查乒，其他的都必須在路口等待，所以前一百輛車會看到綠燈郁竟，可以開進這條馬路玛迄，后面的車會看到紅燈，不能駛?cè)隭X馬路棚亩，但是如果前一百輛中有五輛車已經(jīng)離開了XX馬路蓖议，那么后面就允許有5輛車駛?cè)腭R路，這個例子里說的車就是線程讥蟆，駛?cè)腭R路就表示線程在執(zhí)行勒虾，離開馬路就表示線程執(zhí)行完成，看見紅燈就表示線程被阻塞瘸彤，不能執(zhí)行修然。

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

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()用來獲取一個許可愕宋，若無許可能夠獲得，則會一直等待结榄，直到獲得許可中贝。

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

這4個方法都會被阻塞依溯，如果想立即得到執(zhí)行結(jié)果，可以使用下面幾個方法：

public boolean tryAcquire() { };???//嘗試獲取一個許可瘟则，若獲取成功黎炉，則立即返回true，若獲取失敗醋拧，則立即返回false

public boolean tryAcquire(long timeout, TimeUnit unit) throwsInterruptedException { };? //嘗試獲取一個許可慷嗜，若在指定的時間內(nèi)獲取成功，則立即返回true丹壕，否則則立即返回false

public boolean tryAcquire(int permits) { }; //嘗試獲取permits個許可庆械，若獲取成功，則立即返回true菌赖，若獲取失敗缭乘，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(nèi)獲取成功琉用，則立即返回true堕绩，否則則立即返回false

Semaphore可以用于做流量控制策幼，特別公用資源有限的應用場景，比如數(shù)據(jù)庫連接奴紧。假如有一個需求特姐，要讀取幾萬個文件的數(shù)據(jù)，因為都是IO密集型任務黍氮，我們可以啟動幾十個線程并發(fā)的讀取唐含，但是如果讀到內(nèi)存后，還需要存儲到數(shù)據(jù)庫中沫浆，而數(shù)據(jù)庫的連接數(shù)只有10個捷枯，這時我們必須控制只有十個線程同時獲取數(shù)據(jù)庫連接保存數(shù)據(jù)，否則會報錯無法獲取數(shù)據(jù)庫連接件缸。這個時候铜靶，我們就可以使用Semaphore來做流控，代碼如下：

public class SemaphoreTest {

????????????? private staticfinal int THREAD_COUNT = 30;

? ? ? ? ? ? ? private staticExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(THREAD_COUNT);

? ? ? ? ? ? ? private staticSemaphore s = new Semaphore(10);

????????????? public static void main(String[] args) {

????????????? ?????????? for (int i = 0; i < THREAD_COUNT;i++) {

???????????????????????????????????? threadPool.execute(new Runnable() {

???????????????????????????????????? ??????????? @Override

???????????????????????????????????? ??????????? public void run() {

??????????????????????????????????????????????????????????? try{

??????????????????????????????????????????????????????????? ?????????? s.acquire();??????? ?????????? ???????

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?System.out.println("save data");

??????????????????????????????????????????????????????????? ?????????? s.release();

??????????????????????????????????????????????????????????? }

????????????????????????????????????????????????????????catch (InterruptedException e) {

?????????????????????????????????????????????????????????}

???????????????????????????????????? ???????????? }

???????????????????????????????????? ?});

????????????? ????????? }

????????????? ???????? threadPool.shutdown();

????????????? }

}

在代碼中他炊，雖然有30個線程在執(zhí)行争剿，但是只允許10個并發(fā)的執(zhí)行。Semaphore的構(gòu)造方法Semaphore(int permits) 接受一個整型的數(shù)字痊末，表示可用的許可證數(shù)量蚕苇。Semaphore(10)表示允許10個線程獲取許可證，也就是最大并發(fā)數(shù)是10凿叠。Semaphore的用法也很簡單涩笤，首先線程使用Semaphore的acquire()獲取一個許可證，使用完之后調(diào)用release()歸還許可證盒件。還可以用tryAcquire()方法嘗試獲取許可證蹬碧。

public class SemaphoreExample{

??? public static void main(String[] args) {

??????? final int clientCount = 3;

??????? final int totalRequestCount = 10;

??????? Semaphoresemaphore= newSemaphore(clientCount);

??????? ExecutorServiceexecutorService=Executors.newCachedThreadPool();

??????? for (int i = 0; i < totalRequestCount; i++) {

??????????? executorService.execute(()->{

??????????????? try{

??????????????????? semaphore.acquire();

??????????????????? System.out.print(semaphore.availablePermits() + " ");

??????????????? }catch(InterruptedExceptione) {

??????????????????? e.printStackTrace();

??????????????? }finally{

??????????????????? semaphore.release();

??????????????? }

??????????? });

??????? }

??????? executorService.shutdown();

??? }

}

2 1 2 2 2 2 2 1 2 2

下面對上面說的三個輔助類進行一個總結(jié)：

1）CountDownLatch和CyclicBarrier都能夠?qū)崿F(xiàn)線程之間的等待，只不過它們側(cè)重點不同：

? 　CountDownLatch一般用于某個線程A等待若干個其他線程執(zhí)行完任務之后炒刁，它才執(zhí)行恩沽；

?　而CyclicBarrier一般用于一組線程互相等待至某個狀態(tài)，然后這一組線程再同時執(zhí)行翔始；

　 另外罗心，CountDownLatch是不能夠重用的，而CyclicBarrier是可以重用的城瞎。

2）Semaphore其實和鎖有點類似渤闷，它一般用于控制對某組資源的訪問權(quán)限。