在java 1.5中汇竭，提供了一些非常有用的輔助類來幫助我們進行并發(fā)編程葱蝗，比如CountDownLatch，CyclicBarrier和Semaphore细燎，今天我們就來學習一下這三個輔助類的用法两曼。
以下是本文目錄大綱：
一.CountDownLatch用法
二.CyclicBarrier用法
三.Semaphore用法
若有不正之處請多多諒解，并歡迎批評指正。
請尊重作者勞動成果，轉(zhuǎn)載請標明原文鏈接：
http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3920397.html
一.CountDownLatch用法
CountDownLatch類位于java.util.concurrent包下，利用它可以實現(xiàn)類似計數(shù)器的功能栈暇。比如有一個任務A户辫，它要等待其他4個任務執(zhí)行完畢之后才能執(zhí)行渐夸，此時就可以利用CountDownLatch來實現(xiàn)這種功能了。
CountDownLatch類只提供了一個構(gòu)造器：
`public` `CountDownLatch(``int` `count) { }; ``//參數(shù)count為計數(shù)值`
然后下面這3個方法是CountDownLatch類中最重要的方法：
|
1
2
3
|
public void await() ``throws InterruptedException { }; ``//調(diào)用await()方法的線程會被掛起渔欢，它會等待直到count值為0才繼續(xù)執(zhí)行
public boolean await(``long timeout, TimeUnit unit) ``throws InterruptedException { }; ``//和await()類似墓塌，只不過等待一定的時間后count值還沒變?yōu)?的話就會繼續(xù)執(zhí)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(zhí)行"``);
Thread.sleep(``3000``);
System.out.println(``"子線程"``+Thread.currentThread().getName()+``"執(zhí)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(zhí)行"``);
Thread.sleep(``3000``);
System.out.println(``"子線程"``+Thread.currentThread().getName()+``"執(zhí)行完畢"``);
latch.countDown();
} ``catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
};
}.start();
try {
System.out.println(``"等待2個子線程執(zhí)行完畢..."``);
latch.await();
System.out.println(``"2個子線程已經(jīng)執(zhí)行完畢"``);
System.out.println(``"繼續(xù)執(zhí)行主線程"``);
} ``catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
|
執(zhí)行結(jié)果：
](javascript:void(0); "復制代碼")
<pre style="margin: 0px; padding: 0px; white-space: pre-wrap; overflow-wrap: break-word; font-family: "Courier New" !important; font-size: 12px !important;">線程Thread-0正在執(zhí)行
線程Thread-1正在執(zhí)行
等待2個子線程執(zhí)行完畢...
線程Thread-0執(zhí)行完畢
線程Thread-1執(zhí)行完畢
2個子線程已經(jīng)執(zhí)行完畢
繼續(xù)執(zhí)行主線程</pre>
](javascript:void(0); "復制代碼")
二.CyclicBarrier用法
字面意思回環(huán)柵欄，通過它可以實現(xiàn)讓一組線程等待至某個狀態(tài)之后再全部同時執(zhí)行奥额。叫做回環(huán)是因為當所有等待線程都被釋放以后苫幢，CyclicBarrier可以被重用。我們暫且把這個狀態(tài)就叫做barrier垫挨，當調(diào)用await()方法之后韩肝，線程就處于barrier了。
CyclicBarrier類位于java.util.concurrent包下九榔，CyclicBarrier提供2個構(gòu)造器：
|
1
2
3
4
5
|
public CyclicBarrier(``int parties, Runnable barrierAction) {
}
public CyclicBarrier(``int parties) {
}
|
參數(shù)parties指讓多少個線程或者任務等待至barrier狀態(tài)哀峻；參數(shù)barrierAction為當這些線程都達到barrier狀態(tài)時會執(zhí)行的內(nèi)容。
然后CyclicBarrier中最重要的方法就是await方法哲泊，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谜诫，用來掛起當前線程，直至所有線程都到達barrier狀態(tài)再同時執(zhí)行后續(xù)任務攻旦；
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(tài)就直接讓到達barrier的線程執(zhí)行后續(xù)任務生逸。
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(shù)據(jù)操作牢屋，并且只有所有線程都完成寫數(shù)據(jù)操作之后，這些線程才能繼續(xù)做后面的事情槽袄，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(shù)據(jù)..."``);
try {
Thread.sleep(``5000``); ``//以睡眠來模擬寫入數(shù)據(jù)操作
System.out.println(``"線程"``+Thread.currentThread().getName()+``"寫入數(shù)據(jù)完畢烙无，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(xù)處理其他任務..."``);
}
}
}
|
執(zhí)行結(jié)果：
](javascript:void(0); "復制代碼")
<pre style="margin: 0px; padding: 0px; white-space: pre-wrap; overflow-wrap: break-word; font-family: "Courier New" !important; font-size: 12px !important;">線程Thread-0正在寫入數(shù)據(jù)...
線程Thread-3正在寫入數(shù)據(jù)...
線程Thread-2正在寫入數(shù)據(jù)...
線程Thread-1正在寫入數(shù)據(jù)...
線程Thread-2寫入數(shù)據(jù)完畢遍尺，等待其他線程寫入完畢
線程Thread-0寫入數(shù)據(jù)完畢截酷，等待其他線程寫入完畢
線程Thread-3寫入數(shù)據(jù)完畢，等待其他線程寫入完畢
線程Thread-1寫入數(shù)據(jù)完畢乾戏，等待其他線程寫入完畢
所有線程寫入完畢迂苛，繼續(xù)處理其他任務...
所有線程寫入完畢，繼續(xù)處理其他任務...
所有線程寫入完畢鼓择，繼續(xù)處理其他任務...
所有線程寫入完畢三幻，繼續(xù)處理其他任務...</pre>
](javascript:void(0); "復制代碼")
從上面輸出結(jié)果可以看出，每個寫入線程執(zhí)行完寫數(shù)據(jù)操作之后呐能，就在等待其他線程寫入操作完畢念搬。
當所有線程線程寫入操作完畢之后，所有線程就繼續(xù)進行后續(xù)的操作了。
如果說想在所有線程寫入操作完之后朗徊，進行額外的其他操作可以為CyclicBarrier提供Runnable參數(shù)：
|
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(shù)據(jù)..."``);
try {
Thread.sleep(``5000``); ``//以睡眠來模擬寫入數(shù)據(jù)操作
System.out.println(``"線程"``+Thread.currentThread().getName()+``"寫入數(shù)據(jù)完畢首妖，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(xù)處理其他任務..."``);
}
}
}
|
運行結(jié)果：
](javascript:void(0); "復制代碼")
<pre style="margin: 0px; padding: 0px; white-space: pre-wrap; overflow-wrap: break-word; font-family: "Courier New" !important; font-size: 12px !important;">線程Thread-0正在寫入數(shù)據(jù)...
線程Thread-1正在寫入數(shù)據(jù)...
線程Thread-2正在寫入數(shù)據(jù)...
線程Thread-3正在寫入數(shù)據(jù)...
線程Thread-0寫入數(shù)據(jù)完畢爷恳，等待其他線程寫入完畢
線程Thread-1寫入數(shù)據(jù)完畢有缆，等待其他線程寫入完畢
線程Thread-2寫入數(shù)據(jù)完畢，等待其他線程寫入完畢
線程Thread-3寫入數(shù)據(jù)完畢舌仍，等待其他線程寫入完畢
當前線程Thread-3 所有線程寫入完畢妒貌，繼續(xù)處理其他任務...
所有線程寫入完畢，繼續(xù)處理其他任務...
所有線程寫入完畢铸豁，繼續(xù)處理其他任務...
所有線程寫入完畢灌曙，繼續(xù)處理其他任務...</pre>
](javascript:void(0); "復制代碼")
從結(jié)果可以看出，當四個線程都到達barrier狀態(tài)后节芥，會從四個線程中選擇一個線程去執(zhí)行Runnable在刺。
下面看一下為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(shù)據(jù)..."``);
try {
Thread.sleep(``5000``); ``//以睡眠來模擬寫入數(shù)據(jù)操作
System.out.println(``"線程"``+Thread.currentThread().getName()+``"寫入數(shù)據(jù)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()+``"所有線程寫入完畢头镊，繼續(xù)處理其他任務..."``);
}
}
}
|
執(zhí)行結(jié)果：
](javascript:void(0); "復制代碼")
<pre style="margin: 0px; padding: 0px; white-space: pre-wrap; overflow-wrap: break-word; font-family: "Courier New" !important; font-size: 12px !important;">線程Thread-0正在寫入數(shù)據(jù)...
線程Thread-2正在寫入數(shù)據(jù)...
線程Thread-1正在寫入數(shù)據(jù)...
線程Thread-2寫入數(shù)據(jù)完畢蚣驼，等待其他線程寫入完畢
線程Thread-0寫入數(shù)據(jù)完畢，等待其他線程寫入完畢
線程Thread-1寫入數(shù)據(jù)完畢相艇，等待其他線程寫入完畢
線程Thread-3正在寫入數(shù)據(jù)...
java.util.concurrent.TimeoutException
Thread-1所有線程寫入完畢颖杏，繼續(xù)處理其他任務...
Thread-0所有線程寫入完畢，繼續(xù)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.TestWriter.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.TestWriter.run(Test.java:58)
Thread-3所有線程寫入完畢，繼續(xù)處理其他任務...</pre>
](javascript:void(0); "復制代碼")
上面的代碼在main方法的for循環(huán)中咙轩，故意讓最后一個線程啟動延遲获讳，因為在前面三個線程都達到barrier之后，等待了指定的時間發(fā)現(xiàn)第四個線程還沒有達到barrier活喊，就拋出異常并繼續(xù)執(zhí)行后面的任務丐膝。
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(shù)據(jù)..."``);
try {
Thread.sleep(``5000``); ``//以睡眠來模擬寫入數(shù)據(jù)操作
System.out.println(``"線程"``+Thread.currentThread().getName()+``"寫入數(shù)據(jù)完畢钾菊，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()+``"所有線程寫入完畢帅矗，繼續(xù)處理其他任務..."``);
}
}
}
|
執(zhí)行結(jié)果：
](javascript:void(0); "復制代碼")
<pre style="margin: 0px; padding: 0px; white-space: pre-wrap; overflow-wrap: break-word; font-family: "Courier New" !important; font-size: 12px !important;">線程Thread-0正在寫入數(shù)據(jù)...
線程Thread-1正在寫入數(shù)據(jù)...
線程Thread-3正在寫入數(shù)據(jù)...
線程Thread-2正在寫入數(shù)據(jù)...
線程Thread-1寫入數(shù)據(jù)完畢，等待其他線程寫入完畢
線程Thread-3寫入數(shù)據(jù)完畢结缚，等待其他線程寫入完畢
線程Thread-2寫入數(shù)據(jù)完畢损晤，等待其他線程寫入完畢
線程Thread-0寫入數(shù)據(jù)完畢，等待其他線程寫入完畢
Thread-0所有線程寫入完畢红竭，繼續(xù)處理其他任務...
Thread-3所有線程寫入完畢尤勋，繼續(xù)處理其他任務...
Thread-1所有線程寫入完畢喘落，繼續(xù)處理其他任務...
Thread-2所有線程寫入完畢，繼續(xù)處理其他任務...
CyclicBarrier重用
線程Thread-4正在寫入數(shù)據(jù)...
線程Thread-5正在寫入數(shù)據(jù)...
線程Thread-6正在寫入數(shù)據(jù)...
線程Thread-7正在寫入數(shù)據(jù)...
線程Thread-7寫入數(shù)據(jù)完畢最冰，等待其他線程寫入完畢
線程Thread-5寫入數(shù)據(jù)完畢瘦棋，等待其他線程寫入完畢
線程Thread-6寫入數(shù)據(jù)完畢，等待其他線程寫入完畢
線程Thread-4寫入數(shù)據(jù)完畢暖哨，等待其他線程寫入完畢
Thread-4所有線程寫入完畢赌朋，繼續(xù)處理其他任務...
Thread-5所有線程寫入完畢，繼續(xù)處理其他任務...
Thread-6所有線程寫入完畢篇裁，繼續(xù)處理其他任務...
Thread-7所有線程寫入完畢沛慢，繼續(xù)處理其他任務...</pre>
](javascript:void(0); "復制代碼")
從執(zhí)行結(jié)果可以看出，在初次的4個線程越過barrier狀態(tài)后达布，又可以用來進行新一輪的使用团甲。而CountDownLatch無法進行重復使用。
三.Semaphore用法
Semaphore翻譯成字面意思為 信號量黍聂，Semaphore可以控同時訪問的線程個數(shù)躺苦，通過 acquire() 獲取一個許可，如果沒有就等待产还，而 release() 釋放一個許可匹厘。
Semaphore類位于java.util.concurrent包下，它提供了2個構(gòu)造器：
|
1
2
3
4
5
6
|
public Semaphore(``int permits) { ``//參數(shù)permits表示許可數(shù)目脐区，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(shù)fair表示是否是公平的愈诚，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()牛隅、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()用來獲取一個許可扰路，若無許可能夠獲得，則會一直等待倔叼，直到獲得許可。
release()用來釋放許可宫莱。注意丈攒，在釋放許可之前，必須先獲獲得許可授霸。
這4個方法都會被阻塞巡验，如果想立即得到執(zhí)行結(jié)果，可以使用下面幾個方法：
|
1
2
3
4
|
public boolean tryAcquire() { }; ``//嘗試獲取一個許可碘耳，若獲取成功显设，則立即返回true，若獲取失敗辛辨，則立即返回false
public boolean tryAcquire(``long timeout, TimeUnit unit) ``throws InterruptedException { }; ``//嘗試獲取一個許可捕捂，若在指定的時間內(nèi)獲取成功瑟枫，則立即返回true，否則則立即返回false
public boolean tryAcquire(``int permits) { }; ``//嘗試獲取permits個許可指攒，若獲取成功慷妙，則立即返回true，若獲取失敗允悦，則立即返回false
public boolean tryAcquire(``int permits, ``long timeout, TimeUnit unit) ``throws InterruptedException { }; ``//嘗試獲取permits個許可膝擂，若在指定的時間內(nèi)獲取成功，則立即返回true隙弛，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(shù)目架馋。
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個工人全闷，一臺機器同時只能被一個工人使用叉寂，只有使用完了，其他工人才能繼續(xù)使用室埋。那么我們就可以通過Semaphore來實現(xiàn)：
|
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(shù)
Semaphore semaphore = ``new Semaphore(``5``); ``//機器數(shù)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+``"占用一個機器在生產(chǎn)..."``);
Thread.sleep(``2000``);
System.out.println(``"工人"``+``this``.num+``"釋放出機器"``);
semaphore.release();
} ``catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
|
執(zhí)行結(jié)果：
](javascript:void(0); "復制代碼")
<pre style="margin: 0px; padding: 0px; white-space: pre-wrap; overflow-wrap: break-word; font-family: "Courier New" !important; font-size: 12px !important;">工人0占用一個機器在生產(chǎn)...
工人1占用一個機器在生產(chǎn)...
工人2占用一個機器在生產(chǎn)...
工人4占用一個機器在生產(chǎn)...
工人5占用一個機器在生產(chǎn)...
工人0釋放出機器
工人2釋放出機器
工人3占用一個機器在生產(chǎn)...
工人7占用一個機器在生產(chǎn)...
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占用一個機器在生產(chǎn)...
工人3釋放出機器
工人7釋放出機器
工人6釋放出機器</pre>
](javascript:void(0); "復制代碼")
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)線程之間的等待办绝，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，它才執(zhí)行姚淆；
而CyclicBarrier一般用于一組線程互相等待至某個狀態(tài)孕蝉，然后這一組線程再同時執(zhí)行；
另外腌逢，CountDownLatch是不能夠重用的降淮，而CyclicBarrier是可以重用的。
2）Semaphore其實和鎖有點類似搏讶，它一般用于控制對某組資源的訪問權(quán)限佳鳖。
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
