Java多线程打辅助的三个小伙子

向右看齐 2021-09-15 22:56 142阅读 0赞

# 前言 #

之前学多线程的时候没有学习线程的同步工具类(辅助类)。ps:当时觉得暂时用不上，认为是挺高深的知识点就没去管了..

在前几天，朋友发了一篇比较好的Semaphore文章过来，然后在浏览博客的时候又发现面试还会考，那还是挺重要的知识点。于是花了点时间去了解一下。

Java为我们提供了**三个同步工具类**：

*  CountDownLatch(闭锁)
 *  CyclicBarrier(栅栏)
 *  Semaphore(信号量)

这几个工具类其实说白了就是为了能够**更好控制线程之间的通讯问题**~

# 一、CountDownLatch #

## 1.1CountDownLatch简介 ##

>  *  A synchronization aid that allows one or more threads to wait until a set of operations being performed in other threads completes.

简单来说：CountDownLatch是一个同步的辅助类，**允许一个或多个线程一直等待**，**直到**其它线程**完成**它们的操作。

它常用的API其实就两个:`await()`和`countDown()`

![164d942fd946ec7d_w_468_h_298_f_png_s_14667][]

使用说明：

*  count初始化CountDownLatch，然后需要等待的线程调用await方法。await方法会一直受阻塞直到count=0。而其它线程完成自己的操作后，调用`countDown()`使计数器count减1。**当count减到0时，所有在等待的线程均会被释放**
 *  说白了就是通过**count变量来控制等待**，如果**count值为0了**(其他线程的任务都完成了)，那就可以继续执行。

## 1.2CountDownLatch例子 ##

例子：3y现在去做实习生了，其他的员工还没下班，3y不好意思先走，等其他的员工都走光了，3y再走。

import java.util.concurrent.CountDownLatch;
    
    public class Test { 
    
        public static void main(String[] args) {
    
            final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(5);
    
            System.out.println("现在6点下班了.....");
    
            // 3y线程启动
            new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
    
                    try {
                        // 这里调用的是await()不是wait()
                        countDownLatch.await();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println("...其他的5个员工走光了，3y终于可以走了");
                }
            }).start();
    
            // 其他员工线程启动
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                new Thread(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        System.out.println("员工xxxx下班了");
                        countDownLatch.countDown();
                    }
                }).start();
            }
        }
    }

输出结果：

![164d942f79acba92_w_966_h_309_f_png_s_14967][]

再写个例子：3y现在负责仓库模块功能，但是能力太差了，写得很慢，**别的员工都需要等3y写好了才能继续往下写。**

import java.util.concurrent.CountDownLatch;
    
    public class Test { 
    
        public static void main(String[] args) {
    
            final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(1);
    
            // 3y线程启动
            new Thread(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
    
                    try {
                        Thread.sleep(5);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println("3y终于写完了");
                    countDownLatch.countDown();
    
                }
            }).start();
    
            // 其他员工线程启动
            for (int i = 0; i < 5; i++) {
                new Thread(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        System.out.println("其他员工需要等待3y");
                        try {
                            countDownLatch.await();
                        } catch (InterruptedException e) {
                            e.printStackTrace();
                        }
                        System.out.println("3y终于写完了，其他员工可以开始了！");
                    }
                }).start();
            }
        }
    }

输出结果：

![164d942fde3ef945_w_1054_h_502_f_png_s_37396][]

参考资料：

*  [https://blog.csdn.net/qq\_19431333/article/details/68940987][https_blog.csdn.net_qq_19431333_article_details_68940987]
 *  [https://blog.csdn.net/panweiwei1994/article/details/78826072][https_blog.csdn.net_panweiwei1994_article_details_78826072]
 *  [http://www.importnew.com/15731.html][http_www.importnew.com_15731.html]

# 二、CyclicBarrier #

## 2.1CyclicBarrier简介 ##

>  *  A synchronization aid that allows a set of threads to all wait for each other to reach a common barrier point. CyclicBarriers are useful in programs involving a fixed sized party of threads that must occasionally wait for each other. The barrier is called *cyclic* because it can be re-used after the waiting threads are released.

简单来说：CyclicBarrier允许一组线程互相等待，直到**到达某个公共屏障点**。叫做cyclic是因为当所有等待线程都被释放以后，CyclicBarrier可以**被重用**(对比于CountDownLatch是不能重用的)

使用说明：

*  CountDownLatch注重的是**等待其他线程完成**，CyclicBarrier注重的是：当线程**到达某个状态**后，暂停下来等待其他线程，**所有线程均到达以后**，继续执行。

## 2.2CyclicBarrier例子 ##

例子：3y和女朋友约了去广州夜上海吃东西，由于3y和3y女朋友住的地方不同，自然去的路径也就不一样了。于是他俩约定在体育西路地铁站**集合**，约定等到**相互见面的时候**就发一条朋友圈。

import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
    import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
    
    public class Test { 
    
        public static void main(String[] args) {
    
            final CyclicBarrier CyclicBarrier = new CyclicBarrier(2);
            for (int i = 0; i < 2; i++) {
    
                new Thread(() -> {
    
                    String name = Thread.currentThread().getName();
                    if (name.equals("Thread-0")) {
                        name = "3y";
                    } else {
                        name = "女朋友";
                    }
                    System.out.println(name + "到了体育西");
                    try {
    
                        // 两个人都要到体育西才能发朋友圈
                        CyclicBarrier.await();
                        // 他俩到达了体育西，看见了对方发了一条朋友圈：
                        System.out.println("跟" + name + "去夜上海吃东西~");
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    } catch (BrokenBarrierException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }).start();
            }
        }
    }

测试结果：

![164d942fdd7161dc_w_915_h_202_f_png_s_12542][]

玩了一天以后，**各自回到家里**，3y和女朋友约定**各自洗澡完之后再聊天**

import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
    import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
    
    public class Test { 
    
        public static void main(String[] args) {
    
            final CyclicBarrier CyclicBarrier = new CyclicBarrier(2);
            for (int i = 0; i < 2; i++) {
    
                new Thread(() -> {
    
                    String name = Thread.currentThread().getName();
                    if (name.equals("Thread-0")) {
                        name = "3y";
                    } else {
                        name = "女朋友";
                    }
                    System.out.println(name + "到了体育西");
                    try {
    
                        // 两个人都要到体育西才能发朋友圈
                        CyclicBarrier.await();
                        // 他俩到达了体育西，看见了对方发了一条朋友圈：
                        System.out.println("跟" + name + "去夜上海吃东西~");
    
                        // 回家
                        CyclicBarrier.await();
                        System.out.println(name + "洗澡");
    
                        // 洗澡完之后一起聊天
                        CyclicBarrier.await();
    
                        System.out.println("一起聊天");
    
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    } catch (BrokenBarrierException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }).start();
            }
        }
    }

测试结果：

![164d942fd928d454_w_1010_h_330_f_png_s_23058][]

参考资料：

*  [https://blog.csdn.net/panweiwei1994/article/details/78827000][https_blog.csdn.net_panweiwei1994_article_details_78827000]

# 三、Semaphore #

## 3.1Semaphore简介 ##

> Semaphores are often used to **restrict the number of threads than can access some (physical or logical) resource**.

--------------------

>  *  A counting semaphore. Conceptually, a semaphore maintains a set of permits. Each \{@link \#acquire\} blocks if necessary until a permit is available, and then takes it. Each \{@link \#release\} adds a permit,potentially releasing a blocking acquirer.However, no actual permit objects are used; the \{@code Semaphore\} just  
>     keeps a count of the number available and acts accordingly.

Semaphore(信号量)实际上就是可以控制**同时访问的线程个数**，它维护了一组**“许可证”**。

*  当调用`acquire()`方法时，会消费一个许可证。如果没有许可证了，会阻塞起来
 *  当调用`release()`方法时，会添加一个许可证。
 *  这些”许可证”的个数其实就是一个count变量罢了~

## 3.2Semaphore例子 ##

3y女朋友开了一间卖酸奶的小店，小店一次只能容纳5个顾客挑选购买，超过5个就需要排队啦~~~

import java.util.concurrent.Semaphore;
    
    public class Test { 
    
        public static void main(String[] args) {
    
            // 假设有50个同时来到酸奶店门口
            int nums = 50;
    
            // 酸奶店只能容纳10个人同时挑选酸奶
            Semaphore semaphore = new Semaphore(10);
    
            for (int i = 0; i < nums; i++) {
                int finalI = i;
                new Thread(() -> {
                    try {
                        // 有"号"的才能进酸奶店挑选购买
                        semaphore.acquire();
    
                        System.out.println("顾客" + finalI + "在挑选商品，购买...");
    
                        // 假设挑选了xx长时间，购买了
                        Thread.sleep(1000);
    
                        // 归还一个许可，后边的就可以进来购买了
                        System.out.println("顾客" + finalI + "购买完毕了...");
                        semaphore.release();
    
    
    
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }).start();
    
            }
    
        }
    }

输出结果：

![164d942fdb70a172_w_1147_h_620_f_png_s_48679][]

反正每次只能**5个客户同时**进酸奶小店购买挑选。

参考资料：

*  [https://blog.csdn.net/qq\_19431333/article/details/70212663][https_blog.csdn.net_qq_19431333_article_details_70212663]
 *  [https://blog.csdn.net/panweiwei1994/article/details/78827248][https_blog.csdn.net_panweiwei1994_article_details_78827248]

# 四、总结 #

Java为我们提供了**三个同步工具类**：

*  CountDownLatch(闭锁)  
    
    
     *  某个线程等待其他线程**执行完毕后**，它才执行(其他线程等待某个线程**执行完毕后**，它才执行)
 *  CyclicBarrier(栅栏)  
    
    
     *  一组线程**互相等待至某个状态**，这组线程再同时执行。
 *  Semaphore(信号量)  
    
    
     *  **控制一组线程同时执行**。

本文简单的介绍了一下这三个同步工具类是干嘛用的，要**深入还得看源码**或者借鉴其他的资料。

最后补充一下之前的思维导图知识点：

![164d94300b13d901_w_3248_h_3086_f_jpeg_s_804382][]

参考资料：

*  《Java并发编程实战》
 *  [http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3920397.html][http_www.cnblogs.com_dolphin0520_p_3920397.html]
 *  [https://zhuanlan.zhihu.com/p/27829595][https_zhuanlan.zhihu.com_p_27829595]

> 如果文章有错的地方欢迎指正，大家互相交流。习惯在微信看技术文章，想要获取更多的Java资源的同学，可以**关注微信公众号:Java3y**。为了大家方便，刚新建了一下**qq群：742919422**，大家也可以去交流交流。谢谢支持了！希望能多介绍给其他有需要的朋友

**文章的目录导航**：

*  [https://zhongfucheng.bitcron.com/post/shou-ji/wen-zhang-dao-hang][https_zhongfucheng.bitcron.com_post_shou-ji_wen-zhang-dao-hang]

[164d942fd946ec7d_w_468_h_298_f_png_s_14667]: https://user-gold-cdn.xitu.io/2018/7/27/164d942fd946ec7d?w=468&h=298&f=png&s=14667
[164d942f79acba92_w_966_h_309_f_png_s_14967]: https://user-gold-cdn.xitu.io/2018/7/27/164d942f79acba92?w=966&h=309&f=png&s=14967
[164d942fde3ef945_w_1054_h_502_f_png_s_37396]: https://user-gold-cdn.xitu.io/2018/7/27/164d942fde3ef945?w=1054&h=502&f=png&s=37396
[https_blog.csdn.net_qq_19431333_article_details_68940987]: https://blog.csdn.net/qq_19431333/article/details/68940987
[https_blog.csdn.net_panweiwei1994_article_details_78826072]: https://blog.csdn.net/panweiwei1994/article/details/78826072
[http_www.importnew.com_15731.html]: http://www.importnew.com/15731.html
[164d942fdd7161dc_w_915_h_202_f_png_s_12542]: https://user-gold-cdn.xitu.io/2018/7/27/164d942fdd7161dc?w=915&h=202&f=png&s=12542
[164d942fd928d454_w_1010_h_330_f_png_s_23058]: https://user-gold-cdn.xitu.io/2018/7/27/164d942fd928d454?w=1010&h=330&f=png&s=23058
[https_blog.csdn.net_panweiwei1994_article_details_78827000]: https://blog.csdn.net/panweiwei1994/article/details/78827000
[164d942fdb70a172_w_1147_h_620_f_png_s_48679]: https://user-gold-cdn.xitu.io/2018/7/27/164d942fdb70a172?w=1147&h=620&f=png&s=48679
[https_blog.csdn.net_qq_19431333_article_details_70212663]: https://blog.csdn.net/qq_19431333/article/details/70212663
[https_blog.csdn.net_panweiwei1994_article_details_78827248]: https://blog.csdn.net/panweiwei1994/article/details/78827248
[164d94300b13d901_w_3248_h_3086_f_jpeg_s_804382]: https://user-gold-cdn.xitu.io/2018/7/27/164d94300b13d901?w=3248&h=3086&f=jpeg&s=804382
[http_www.cnblogs.com_dolphin0520_p_3920397.html]: http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3920397.html
[https_zhuanlan.zhihu.com_p_27829595]: https://zhuanlan.zhihu.com/p/27829595
[https_zhongfucheng.bitcron.com_post_shou-ji_wen-zhang-dao-hang]: https://zhongfucheng.bitcron.com/post/shou-ji/wen-zhang-dao-hang