几种常用的多线程同步工具类，你都掌握了吗？

柔情只为你懂 2022-10-05 02:55 128阅读 0赞

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### CountDownLatch ###

#### 解释： ####

CountDownLatch相当于一个门闩，门闩上挂了N把锁。只有N把锁都解开的话，门才会打开。怎么理解呢？我举一个赛跑比赛的例子，赛跑比赛中必须等待所有选手都准备好了，裁判才能开发令枪。选手才可以开始跑。

CountDownLatch当中主要有两个方法，一个是await()会挂上锁阻塞当前线程，相当于裁判站在起始点等待，等待各位选手准备就绪，一个是countDown方法用于解锁，相当于选手准备好了之后调用countDown方法告诉裁判自己准备就绪，当所有人都准备好了之后裁判开发令枪。

#### 代码： ####

public class TestCountDownLatch {  
        public static void main(String[] args) {  
            // 需要等待两个线程，所以传入参数为2  
            CountDownLatch latch = new CountDownLatch(2);  
            // 该线程运行1秒  
            new Thread(new Runnable() {  
                @Override  
                public void run() {  
                    try {  
                        Thread.sleep(1000);  
                    } catch (InterruptedException e) {  
                        e.printStackTrace();  
                    }  
                    System.out.println("1号选手准备就绪！用时1秒！");  
                    latch.countDown();  
                }  
            }).start();  
              
            // 该线程运行3秒  
            new Thread(new Runnable() {  
                @Override  
                public void run() {  
                    try {  
                        Thread.sleep(3000);  
                    } catch (InterruptedException e) {  
                        e.printStackTrace();  
                    }  
                    System.out.println("2号选手准备就绪！用时3秒！");  
                    latch.countDown();  
                }  
            }).start();  
              
            try {  
                System.out.println("请1号选手和2号选手各就各位！");  
                // 主线程在此等待两个线程执行完毕之后继续执行  
                latch.await();  
            } catch (InterruptedException e) {  
                e.printStackTrace();  
            }  
            // 两个线程执行完毕后，主线程恢复运行  
            System.out.println("裁判发枪，1号选手和2号选手开跑！");  
        }  
    }

#### 运行结果： ####

请1号选手和2号选手各就各位！  
    1号选手准备就绪！用时1秒！  
    2号选手准备就绪！用时3秒！  
    裁判发枪，1号选手和2号选手开跑！

如果去掉CountDownLatch的效果呢？运行结果就会变成如下：

请1号选手和2号选手各就各位！  
    裁判发枪，1号选手和2号选手开跑！  
    1号选手准备就绪！用时1秒！  
    2号选手准备就绪！用时3秒！

裁判就会在选手还未准备就绪的时候开发令枪，这就乱套了。  
其实CountDownLatch一个最简单的用处就是计算多线程执行完毕时的时间。像刚才的例子当中两个线程并行执行了共花费了3秒钟。

### CyclicBarrier ###

#### 解释： ####

CyclicBarrier就像一个栅栏，将各个线程拦住。Cyclic是循环的英文，表明该工具可以进行循环使用。CyclicBarrier(N)的构造参数表明该一共有几个线程需要互相等待。它相当于N个选手约定进行多次比赛，每次比赛完都要在起跑点互相等待。

读者可能会马上疑惑这不是和CountDownLatch一样吗？不一样。因为CountDownLatch是裁判等待选手，是调用await()方法的线程，等待调用countDown()方法的各个线程。而CyclicBarrier是选手等待选手，是调用await()方法的线程互相等待，等待其他线程都运行好之后，再开始下一轮运行。

我们举一个例子，两个选手进行比赛，一共进行三轮比赛。

#### 代码： ####

public class TestCyclicBarrier {  
        // 1号选手跑的轮数  
        public static int countA = 1;  
        // 2号选手跑的轮数  
        public static int countB = 1;  
        public static void main(String[] args) {  
            // 填入2,代表2个线程互相等待  
            CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(2);  
      
            new Thread(new Runnable() {  
                @Override  
                public void run() {  
                    // 一共跑三轮  
                    for (int i = 0; i < 3; i++) {  
                        System.out.println("1号选手开始跑！当前第" + countA++ + "轮比赛！");  
                        // 1号选手跑得慢，每次跑三秒  
                        try {  
                            Thread.sleep(3000);  
                        } catch (InterruptedException e) {  
                            e.printStackTrace();  
                        }  
                        try {  
                            System.out.println("1号选手抵达终点！");  
                            // 调用等待方法，在此等待其他选手  
                            barrier.await();  
                        } catch (InterruptedException e) {  
                            e.printStackTrace();  
                        } catch (BrokenBarrierException e) {  
                            e.printStackTrace();  
                        }  
                    }  
                }  
            }).start();  
      
      
            new Thread(new Runnable() {  
                @Override  
                public void run() {  
                    // 一共等待三轮  
                    for (int i = 0; i < 3; i++) {  
                        System.out.println("2号选手开始跑！当前第" + countB++ + "轮比赛！");  
                        try {  
                            Thread.sleep(1000);  
                        } catch (InterruptedException e) {  
                            e.printStackTrace();  
                        }  
                        try {  
                            System.out.println("2号选手抵达终点！");  
                            // 调用等待方法，在此等待其他选手  
                            barrier.await();  
                        } catch (InterruptedException e) {  
                            e.printStackTrace();  
                        } catch (BrokenBarrierException e) {  
                            e.printStackTrace();  
                        }  
                    }  
                }  
            }).start();  
        }  
      
    }

#### 运行结果: ####

1号选手开始跑！当前第1轮比赛！  
    2号选手开始跑！当前第1轮比赛！  
    2号选手抵达终点！  
    1号选手抵达终点！  
    1号选手开始跑！当前第2轮比赛！  
    2号选手开始跑！当前第2轮比赛！  
    2号选手抵达终点！  
    1号选手抵达终点！  
    1号选手开始跑！当前第3轮比赛！  
    2号选手开始跑！当前第3轮比赛！  
    2号选手抵达终点！  
    1号选手抵达终点！

每轮比赛1号选手和2号选手都会回到起跑线互相等待，再开启下一轮比赛。

如果不加CyclicBarrier呢？

1号选手开始跑！当前第1轮比赛！  
    2号选手开始跑！当前第1轮比赛！  
    2号选手抵达终点！  
    2号选手开始跑！当前第2轮比赛！  
    2号选手抵达终点！  
    2号选手开始跑！当前第3轮比赛！  
    1号选手抵达终点！  
    1号选手开始跑！当前第2轮比赛！  
    2号选手抵达终点！  
    1号选手抵达终点！  
    1号选手开始跑！当前第3轮比赛！  
    1号选手抵达终点！

此时2号选手就直接跑完三轮比赛，不等1号选手了。

### Semaphore ###

Semaphore英文的字面意思是信号量。它的工作机制是每个线程想要获取运行的机会的话，都必须获取到信号量。acquire()方法阻塞的获取信号量，release()释放信号量。

举个例子，假设我们去迪士尼游玩，但是迪士尼担心游客很多的话，影响大家的游玩体验，于是规定每个小时只能卖出两张门票。这样就可以控制在游乐园当中的游客数量了。

#### 代码： ####

public class TestSemaphore {  
      
        public static void main(String[] args) {  
      
            Semaphore semaphore = new Semaphore(0);  
            System.out.println("顾客在售票处等候中");  
            new Thread(new Runnable() {  
                @Override  
                public void run() {  
                    for (; ; ) {  
                        try {  
                            Thread.sleep(500);  
                            // 等待出票  
                            semaphore.acquire();  
                            System.out.println("顾客拿到门票入场！");  
                        } catch (InterruptedException e) {  
                            e.printStackTrace();  
                        }  
                    }  
                }  
            }).start();  
      
            new Thread(new Runnable() {  
                @Override  
                public void run() {  
      
                    for (int i = 0; i < 3; i++) {  
                        try {  
                            // 等待一小时再发门票  
                            Thread.sleep(1000);  
                        } catch (InterruptedException e) {  
                            e.printStackTrace();  
                        }  
      
                        // 一次性发出两张门票  
                        System.out.println("售票处第" + (i + 1) + "小时售出两张票！");  
                        semaphore.release();  
                        semaphore.release();  
                    }  
                }  
            }).start();  
      
            System.out.println("售票处开始售票！");  
        }  
    }

#### 运行结果： ####

顾客在售票处等候中...  
    售票处开始售票！  
    售票处第1小时售出两张票！  
    顾客拿到门票入场！  
    顾客拿到门票入场！  
    售票处第2小时售出两张票！  
    顾客拿到门票入场！  
    顾客拿到门票入场！  
    售票处第3小时售出两张票！  
    顾客拿到门票入场！  
    顾客拿到门票入场！

### Exchanger ###

#### 解释： ####

Exchanger提供了让两个线程互相交换数据的同步点。Exchanger有点像2个线程的CyclicBarrier，线程之间都是互相等待，区别在于Exchanger多了交换的操作。

举个例子好比以前玩网游的时候，买家和卖家必须走到地图上同一地点面对面进行交易一样，一手交钱一手交装备。

#### 代码： ####

public class TestExchanger {  
        public static void main(String[] args) {  
            Exchanger<String> exchanger = new Exchanger<>();  
              
            new Thread(new Runnable() {  
                @Override  
                public void run() {  
                    String weapon = "装备";  
                    System.out.println("我是卖家，我带着" + weapon + "过来了！");  
                    try {  
                        Thread.sleep(2000);  
                    } catch (InterruptedException e) {  
                        e.printStackTrace();  
                    }  
                    System.out.println("卖家到达地图上交易地点");  
                    try {  
                        System.out.println("我是卖家，换回了" + exchanger.exchange(weapon));  
                    } catch (InterruptedException e) {  
                        e.printStackTrace();  
                    }  
      
                }  
            }).start();  
      
            new Thread(new Runnable() {  
                @Override  
                public void run() {  
                    String money = "一万游戏币";  
                    System.out.println("我是买家，我带着" + money + "过来了");  
                    try {  
                        Thread.sleep(4000);  
                    } catch (InterruptedException e) {  
                        e.printStackTrace();  
                    }  
                    System.out.println("买家到达地图上交易地点");  
                    try {  
                        System.out.println("我是买家，换回了" + exchanger.exchange(money));  
                    } catch (InterruptedException e) {  
                        e.printStackTrace();  
                    }  
      
                }  
            }).start();  
        }

运行结果：

我是卖家，我带着装备过来了！  
    我是买家，我带着一万游戏币过来了  
    卖家达到交易地点  
    买家到达交易地点  
    我是买家，换回了装备  
    我是卖家，换回了一万游戏币

*（感谢阅读，希望对你所有帮助)*

*来源：juejin.cn/post/6844903958360621064*

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