Java中CountDownLatch、CyclicBarrier和Semaphore三個輔助類的使用方法？這個問題可能是我們?nèi)粘W習或工作經(jīng)常見到的。希望通過這個問題能讓你收獲頗深。下面是小編給大家?guī)淼膮⒖純?nèi)容，讓我們一起來看看吧！

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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，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。

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。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，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，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，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，CyclicBarrier可以被重用。我們暫且把這個狀態(tài)就叫做barrier，當調(diào)用await()方法之后，線程就處于barrier了。

CyclicBarrier類位于java.util.concurrent包下，CyclicBarrier提供2個構造器：

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。

然后CyclicBarrier中最重要的方法就是await方法，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，直至所有線程都到達barrier狀態(tài)再同時執(zhí)行后續(xù)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(tài)就直接讓到達barrier的線程執(zhí)行后續(xù)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(shù)據(jù)操作，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，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，繼續(xù)處理其他任務...");
        }
    }
}

執(zhí)行結果：

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，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，等待其他線程寫入完畢
線程Thread-1寫入數(shù)據(jù)完畢，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，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，繼續(xù)處理其他任務...

從上面輸出結果可以看出，每個寫入線程執(zhí)行完寫數(shù)據(jù)操作之后，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，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，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，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，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，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(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，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...

從結果可以看出，當四個線程都到達barrier狀態(tài)后，會從四個線程中選擇一個線程去執(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，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(xù)處理其他任務...");
        }
    }
}

執(zhí)行結果：

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，等待其他線程寫入完畢
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正在寫入數(shù)據(jù)...
java.util.concurrent.TimeoutException
Thread-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，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$Writer.run(Test.java:58)
Thread-2所有線程寫入完畢，繼續(xù)處理其他任務...
java.util.concurrent.BrokenBarrierException
線程Thread-3寫入數(shù)據(jù)完畢，等待其他線程寫入完畢
    at java.util.concurrent.CyclicBarrier.dowait(Unknown Source)
    at java.util.concurrent.CyclicBarrier.await(Unknown Source)
    at com.cxh.test1.Test$Writer.run(Test.java:58)
Thread-3所有線程寫入完畢，繼續(xù)處理其他任務...

上面的代碼在main方法的for循環(huán)中，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，等待了指定的時間發(fā)現(xiàn)第四個線程還沒有達到barrier，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，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，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，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-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，等待其他線程寫入完畢
Thread-0所有線程寫入完畢，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，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，等待其他線程寫入完畢
線程Thread-5寫入數(shù)據(jù)完畢，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，等待其他線程寫入完畢
Thread-4所有線程寫入完畢，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，繼續(xù)處理其他任務...
Thread-7所有線程寫入完畢，繼續(xù)處理其他任務...

從執(zhí)行結果可以看出，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。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，Semaphore可以控同時訪問的線程個數(shù)，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類位于java.util.concurrent包下，它提供了2個構造器：

public Semaphore(int permits) {          //參數(shù)permits表示許可數(shù)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(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，首先是acquire()、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，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(zhí)行結果，可以使用下面幾個方法：

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(nèi)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(nèi)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(shù)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(xù)使用。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：

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

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；

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；

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，它一般用于控制對某組資源的訪問權限。

感謝各位的閱讀！看完上述內(nèi)容，你們對Java中CountDownLatch、CyclicBarrier和Semaphore三個輔助類的使用方法大概了解了嗎？希望文章內(nèi)容對大家有所幫助。如果想了解更多相關文章內(nèi)容，歡迎關注創(chuàng)新互聯(lián)行業(yè)資訊頻道。

新聞標題：Java中CountDownLatch、CyclicBarrier和Semaphore三個輔助類的使用方法
文章鏈接：http://www.chinadenli.net/article10/jcoido.html

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