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并發(fā)編程婆芦，比如CountDownLatch，CyclicBarrier和Semaphore喂饥，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
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)器的功能秋泳。比如有一個任務A，它要等待其他4個任務執(zhí)行完畢之后才能執(zhí)行辈讶，此時就可以利用CountDownLatch來實現(xiàn)這種功能了命浴。
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：
public void await() throws InterruptedException { };//調(diào)用await()方法的線程會被掛起，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()類似贱除，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：
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：
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
二.CyclicBarrier用法
字面意思回環(huán)柵欄生闲，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。叫做回環(huán)是因為當所有等待線程都被釋放以后月幌，CyclicBarrier可以被重用碍讯。我們暫且把這個狀態(tài)就叫做barrier，當調(diào)用await()方法之后扯躺，線程就處于barrier了捉兴。
CyclicBarrier類位于java.util.concurrent包下蝎困，CyclicBarrier提供2個構(gòu)造器：
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)；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)容倍啥。
然后CyclicBarrier中最重要的方法就是await方法禾乘，它有2個重載版本：
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，用來掛起當前線程虽缕，直至所有線程都到達barrier狀態(tài)再同時執(zhí)行后續(xù)任務始藕；
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)任務彼宠。
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)操作鳄虱，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)做后面的事情凭峡，此時就可以利用CyclicBarrier了：
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，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("所有線程寫入完畢决记，繼續(xù)處理其他任務..."); } }}
執(zhí)行結(jié)果：
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)完畢摧冀，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-3寫入數(shù)據(jù)完畢系宫，等待其他線程寫入完畢線程Thread-1寫入數(shù)據(jù)完畢索昂，等待其他線程寫入完畢所有線程寫入完畢，繼續(xù)處理其他任務...所有線程寫入完畢扩借，繼續(xù)處理其他任務...所有線程寫入完畢椒惨，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...
從上面輸出結(jié)果可以看出潮罪，每個寫入線程執(zhí)行完寫數(shù)據(jù)操作之后康谆，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后嫉到，所有線程就繼續(xù)進行后續(xù)的操作了沃暗。
如果說想在所有線程寫入操作完之后，進行額外的其他操作可以為CyclicBarrier提供Runnable參數(shù)：
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)完畢何恶，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("所有線程寫入完畢孽锥，繼續(xù)處理其他任務..."); } }}
運行結(jié)果：
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，等待其他線程寫入完畢線程Thread-1寫入數(shù)據(jù)完畢细层，等待其他線程寫入完畢線程Thread-2寫入數(shù)據(jù)完畢惜辑，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當前線程Thread-3所有線程寫入完畢疫赎，繼續(xù)處理其他任務...所有線程寫入完畢盛撑，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...所有線程寫入完畢虚缎，繼續(xù)處理其他任務...
從結(jié)果可以看出撵彻，當四個線程都到達barrier狀態(tài)后钓株，會由最后一個線程去執(zhí)行Runnable。
下面看一下為await指定時間的效果：
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)完畢陌僵，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()+"所有線程寫入完畢轴合，繼續(xù)處理其他任務..."); } }}
執(zhí)行結(jié)果：
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，等待其他線程寫入完畢線程Thread-0寫入數(shù)據(jù)完畢碗短，等待其他線程寫入完畢線程Thread-1寫入數(shù)據(jù)完畢受葛，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.TimeoutExceptionThread-1所有線程寫入完畢，繼續(xù)處理其他任務...Thread-0所有線程寫入完畢偎谁，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.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$Writer.run(Test.java:58)Thread-2所有線程寫入完畢总滩，繼續(xù)處理其他任務...java.util.concurrent.BrokenBarrierException線程Thread-3寫入數(shù)據(jù)完畢，等待其他線程寫入完畢 at java.util.concurrent.CyclicBarrier.dowait(Unknown Source) at java.util.concurrent.CyclicBarrier.await(Unknown Source) at com.cxh.test1.Test$Writer.run(Test.java:58)Thread-3所有線程寫入完畢巡雨，繼續(xù)處理其他任務...
上面的代碼在main方法的for循環(huán)中闰渔，故意讓最后一個線程啟動延遲，因為在前面三個線程都達到barrier之后铐望，等待了指定的時間發(fā)現(xiàn)第四個線程還沒有達到barrier冈涧，就拋出異常并繼續(xù)執(zhí)行后面的任務。
另外CyclicBarrier是可以重用的正蛙，看下面這個例子：
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)完畢督弓，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(xù)處理其他任務..."); } }}
執(zhí)行結(jié)果：
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)完畢乒验，等待其他線程寫入完畢線程Thread-3寫入數(shù)據(jù)完畢愚隧，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-0寫入數(shù)據(jù)完畢锻全，等待其他線程寫入完畢Thread-0所有線程寫入完畢狂塘，繼續(xù)處理其他任務...Thread-3所有線程寫入完畢，繼續(xù)處理其他任務...Thread-1所有線程寫入完畢虱痕，繼續(xù)處理其他任務...Thread-2所有線程寫入完畢睹耐，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，等待其他線程寫入完畢線程Thread-5寫入數(shù)據(jù)完畢部翘，等待其他線程寫入完畢線程Thread-6寫入數(shù)據(jù)完畢硝训，等待其他線程寫入完畢線程Thread-4寫入數(shù)據(jù)完畢，等待其他線程寫入完畢Thread-4所有線程寫入完畢新思，繼續(xù)處理其他任務...Thread-5所有線程寫入完畢窖梁，繼續(xù)處理其他任務...Thread-6所有線程寫入完畢，繼續(xù)處理其他任務...Thread-7所有線程寫入完畢夹囚，繼續(xù)處理其他任務...
從執(zhí)行結(jié)果可以看出纵刘，在初次的4個線程越過barrier狀態(tài)后，又可以用來進行新一輪的使用荸哟。而CountDownLatch無法進行重復使用假哎。
三.Semaphore用法
Semaphore翻譯成字面意思為 信號量瞬捕，Semaphore可以控同時訪問的線程個數(shù)，通過 acquire() 獲取一個許可舵抹，如果沒有就等待肪虎，而 release() 釋放一個許可。
Semaphore類位于java.util.concurrent包下惧蛹，它提供了2個構(gòu)造器：
public Semaphore(int permits) { //參數(shù)permits表示許可數(shù)目扇救，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，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香嗓，首先是acquire()迅腔、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，若無許可能夠獲得靠娱，則會一直等待沧烈，直到獲得許可。
release()用來釋放許可像云。注意掺出，在釋放許可之前，必須先獲獲得許可苫费。
這4個方法都會被阻塞，如果想立即得到執(zhí)行結(jié)果双抽，可以使用下面幾個方法：
public boolean tryAcquire() { }; //嘗試獲取一個許可百框，若獲取成功，則立即返回true牍汹，若獲取失敗铐维，則立即返回falsepublic boolean tryAcquire(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException { }; //嘗試獲取一個許可，若在指定的時間內(nèi)獲取成功慎菲，則立即返回true嫁蛇，否則則立即返回falsepublic boolean tryAcquire(int permits) { }; //嘗試獲取permits個許可，若獲取成功露该，則立即返回true睬棚，若獲取失敗，則立即返回falsepublic boolean tryAcquire(int permits, long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException { }; //嘗試獲取permits個許可解幼，若在指定的時間內(nèi)獲取成功抑党，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(shù)目撵摆。
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臺機器底靠，但是有8個工人，一臺機器同時只能被一個工人使用特铝，只有使用完了暑中，其他工人才能繼續(xù)使用壹瘟。那么我們就可以通過Semaphore來實現(xiàn)：
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：
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
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)行完任務之后鳄逾，它才執(zhí)行稻轨；
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)行严衬；
另外澄者，CountDownLatch是不能夠重用的，而CyclicBarrier是可以重用的请琳。
2）Semaphore其實和鎖有點類似粱挡，它一般用于控制對某組資源的訪問權(quán)限。
