轉自 http://www.importnew.com/21889.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並發編程，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
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個任務執行完畢之后才能執行，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：
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1
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public
CountDownLatch(
int
count) { };
//參數count為計數值
|
然后下面這3個方法是CountDownLatch類中最重要的方法：
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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值為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后count值還沒變為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：
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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();
}
}
}
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執行結果：
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2
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4
5
6
7
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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
字面意思回環柵欄，通過它可以實現讓一組線程等待至某個狀態之后再全部同時執行。叫做回環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就叫做barrier，當調用await()方法之后，線程就處於barrier了。
CyclicBarrier類位於java.util.concurrent包下，CyclicBarrier提供2個構造器：
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1
2
3
4
5
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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為當這些線程都達到barrier狀態時會執行的內容。
然后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狀態再同時執行后續任務；
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的線程執行后續任務。
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后，這些線程才能繼續做后面的事情，此時就可以利用CyclicBarrier了：
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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..."
);
}
}
}
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執行結果：
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12
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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，所有線程就繼續進行后續的操作了。
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：
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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：
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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狀態后，會從四個線程中選擇一個線程去執行Runnable。
下面看一下為await指定時間的效果：
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2
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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..."
);
}
}
}
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執行結果：
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2
3
4
5
6
7
8
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26
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28
|
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現第四個線程還沒有達到barrier，就拋出異常並繼續執行后面的任務。
另外CyclicBarrier是可以重用的，看下面這個例子：
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2
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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..."
);
}
}
}
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執行結果：
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2
3
4
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23
24
25
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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，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台機器，但是有8個工人，一台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。那么我們就可以通過Semaphore來實現：
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27
28
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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+
"占用一個機器在生產..."
);
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：
|
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
|
工人
0
占用一個機器在生產...
工人
1
占用一個機器在生產...
工人
2
占用一個機器在生產...
工人
4
占用一個機器在生產...
工人
5
占用一個機器在生產...
工人
0
釋放出機器
工人
2
釋放出機器
工人
3
占用一個機器在生產...
工人
7
占用一個機器在生產...
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
占用一個機器在生產...
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后，它才執行；
而CyclicBarrier一般用於一組線程互相等待至某個狀態，然后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。