并发-CountDownLatch、CyclicBarrier和Semaphore

CountDownLatch、CyclicBarrier和Semaphore

 

 

参考：

http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3920397.html

https://blog.csdn.net/liuyi1207164339/article/details/51621902

 

 

在java 1.5中，提供了一些非常有用的辅助类来帮助我们进行并发编程，比如CountDownLatch，CyclicBarrier和Semaphore，今天我们就来学习一下这三个辅助类的用法。

　　以下是本文目录大纲：

　　一.CountDownLatch用法

　　二.CyclicBarrier用法

　　三.Semaphore用法

　　若有不正之处请多多谅解，并欢迎批评指正。

　　请尊重作者劳动成果，转载请标明原文链接：

　　http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3920397.html

CountDownLatch	CyclicBarrier
减计数方式	加计数方式
计算为0时释放所有等待的线程	计数达到指定值时释放所有等待线程
计数为0时，无法重置	计数达到指定值时，计数置为0重新开始
调用countDown()方法计数减一，调用await()方法只进行阻塞，对计数没任何影响	调用await()方法计数加1，若加1后的值不等于构造方法的值，则线程阻塞
不可重复利用	可重复利用

CountDownLatch强调一个线程等多个线程完成某件事情。CyclicBarrier是多个线程互等，等大家都完成。　

一.CountDownLatch用法

　　CountDownLatch类位于java.util.concurrent包下，利用它可以实现类似计数器的功能。比如有一个任务A，它要等待其他4个任务执行完毕之后才能执行，此时就可以利用CountDownLatch来实现这种功能了。

　　CountDownLatch类只提供了一个构造器：

1	public CountDownLatch(int count) {  };  //参数count为计数值

 　　然后下面这3个方法是CountDownLatch类中最重要的方法：

1 2 3

public void await() throws InterruptedException { };   //调用await()方法的线程会被挂起，它会等待直到count值为0才继续执行 public boolean await(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException { };  //和await()类似，只不过等待一定的时间后count值还没变为0的话就会继续执行 public void countDown() { };  //将count值减1

 　　下面看一个例子大家就清楚CountDownLatch的用法了：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 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("子线程"+Thread.currentThread().getName()+"正在执行");                     Thread.sleep(3000);                     System.out.println("子线程"+Thread.currentThread().getName()+"执行完毕");                     latch.countDown();                 } catch (InterruptedException e) {                     e.printStackTrace();                 }              };          }.start();                     new Thread(){              public void run() {                  try {                      System.out.println("子线程"+Thread.currentThread().getName()+"正在执行");                      Thread.sleep(3000);                      System.out.println("子线程"+Thread.currentThread().getName()+"执行完毕");                      latch.countDown();                 } catch (InterruptedException e) {                     e.printStackTrace();                 }              };          }.start();                     try {              System.out.println("等待2个子线程执行完毕...");             latch.await();             System.out.println("2个子线程已经执行完毕");             System.out.println("继续执行主线程");         } catch (InterruptedException e) {             e.printStackTrace();         }      } }

 　　执行结果：

线程Thread-0正在执行
线程Thread-1正在执行
等待2个子线程执行完毕...
线程Thread-0执行完毕
线程Thread-1执行完毕
2个子线程已经执行完毕
继续执行主线程

二.CyclicBarrier用法

　　字面意思回环栅栏，通过它可以实现让一组线程等待至某个状态之后再全部同时执行。叫做回环是因为当所有等待线程都被释放以后，CyclicBarrier可以被重用。我们暂且把这个状态就叫做barrier，当调用await()方法之后，线程就处于barrier了。

　　CyclicBarrier类位于java.util.concurrent包下，CyclicBarrier提供2个构造器：

1 2 3 4 5

public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) { }   public CyclicBarrier(int parties) { }

　　参数parties指让多少个线程或者任务等待至barrier状态；参数barrierAction为当这些线程都达到barrier状态时会执行的内容。

　　然后CyclicBarrier中最重要的方法就是await方法，它有2个重载版本：

1 2	public int await() throws InterruptedException, BrokenBarrierException { }; public int await(long timeout, TimeUnit unit)throws InterruptedException,BrokenBarrierException,TimeoutException { };

 　　第一个版本比较常用，用来挂起当前线程，直至所有线程都到达barrier状态再同时执行后续任务；

　　第二个版本是让这些线程等待至一定的时间，如果还有线程没有到达barrier状态就直接让到达barrier的线程执行后续任务。

　　下面举几个例子就明白了：

　　假若有若干个线程都要进行写数据操作，并且只有所有线程都完成写数据操作之后，这些线程才能继续做后面的事情，此时就可以利用CyclicBarrier了：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29

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("线程"+Thread.currentThread().getName()+"正在写入数据...");             try {                 Thread.sleep(5000);      //以睡眠来模拟写入数据操作                 System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+"写入数据完毕，等待其他线程写入完毕");                 cyclicBarrier.await();             } catch (InterruptedException e) {                 e.printStackTrace();             }catch(BrokenBarrierException e){                 e.printStackTrace();             }             System.out.println("所有线程写入完毕，继续处理其他任务...");         }     } }

 　　执行结果：

线程Thread-0正在写入数据...
线程Thread-3正在写入数据...
线程Thread-2正在写入数据...
线程Thread-1正在写入数据...
线程Thread-2写入数据完毕，等待其他线程写入完毕
线程Thread-0写入数据完毕，等待其他线程写入完毕
线程Thread-3写入数据完毕，等待其他线程写入完毕
线程Thread-1写入数据完毕，等待其他线程写入完毕
所有线程写入完毕，继续处理其他任务...
所有线程写入完毕，继续处理其他任务...
所有线程写入完毕，继续处理其他任务...
所有线程写入完毕，继续处理其他任务...

　　从上面输出结果可以看出，每个写入线程执行完写数据操作之后，就在等待其他线程写入操作完毕。

　　当所有线程线程写入操作完毕之后，所有线程就继续进行后续的操作了。

　　如果说想在所有线程写入操作完之后，进行额外的其他操作可以为CyclicBarrier提供Runnable参数：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35

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("当前线程"+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("线程"+Thread.currentThread().getName()+"正在写入数据...");             try {                 Thread.sleep(5000);      //以睡眠来模拟写入数据操作                 System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+"写入数据完毕，等待其他线程写入完毕");                 cyclicBarrier.await();             } catch (InterruptedException e) {                 e.printStackTrace();             }catch(BrokenBarrierException e){                 e.printStackTrace();             }             System.out.println("所有线程写入完毕，继续处理其他任务...");         }     } }

 　　运行结果：

线程Thread-0正在写入数据...
线程Thread-1正在写入数据...
线程Thread-2正在写入数据...
线程Thread-3正在写入数据...
线程Thread-0写入数据完毕，等待其他线程写入完毕
线程Thread-1写入数据完毕，等待其他线程写入完毕
线程Thread-2写入数据完毕，等待其他线程写入完毕
线程Thread-3写入数据完毕，等待其他线程写入完毕
当前线程Thread-3
所有线程写入完毕，继续处理其他任务...
所有线程写入完毕，继续处理其他任务...
所有线程写入完毕，继续处理其他任务...
所有线程写入完毕，继续处理其他任务...

　　从结果可以看出，当四个线程都到达barrier状态后，会从四个线程中选择一个线程去执行Runnable。

 　　下面看一下为await指定时间的效果：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 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("线程"+Thread.currentThread().getName()+"正在写入数据...");             try {                 Thread.sleep(5000);      //以睡眠来模拟写入数据操作                 System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+"写入数据完毕，等待其他线程写入完毕");                 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()+"所有线程写入完毕，继续处理其他任务...");         }     } }

 　　执行结果：

线程Thread-0正在写入数据...
线程Thread-2正在写入数据...
线程Thread-1正在写入数据...
线程Thread-2写入数据完毕，等待其他线程写入完毕
线程Thread-0写入数据完毕，等待其他线程写入完毕
线程Thread-1写入数据完毕，等待其他线程写入完毕
线程Thread-3正在写入数据...
java.util.concurrent.TimeoutException
Thread-1所有线程写入完毕，继续处理其他任务...
Thread-0所有线程写入完毕，继续处理其他任务...
    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$Writer.run(Test.java:58)
Thread-2所有线程写入完毕，继续处理其他任务...
java.util.concurrent.BrokenBarrierException
线程Thread-3写入数据完毕，等待其他线程写入完毕
    at java.util.concurrent.CyclicBarrier.dowait(Unknown Source)
    at java.util.concurrent.CyclicBarrier.await(Unknown Source)
    at com.cxh.test1.Test$Writer.run(Test.java:58)
Thread-3所有线程写入完毕，继续处理其他任务...

　　上面的代码在main方法的for循环中，故意让最后一个线程启动延迟，因为在前面三个线程都达到barrier之后，等待了指定的时间发现第四个线程还没有达到barrier，就抛出异常并继续执行后面的任务。

　　另外CyclicBarrier是可以重用的，看下面这个例子：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 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("线程"+Thread.currentThread().getName()+"正在写入数据...");             try {                 Thread.sleep(5000);      //以睡眠来模拟写入数据操作                 System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+"写入数据完毕，等待其他线程写入完毕");                               cyclicBarrier.await();             } catch (InterruptedException e) {                 e.printStackTrace();             }catch(BrokenBarrierException e){                 e.printStackTrace();             }             System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"所有线程写入完毕，继续处理其他任务...");         }     } }

 　　执行结果：

线程Thread-0正在写入数据...
线程Thread-1正在写入数据...
线程Thread-3正在写入数据...
线程Thread-2正在写入数据...
线程Thread-1写入数据完毕，等待其他线程写入完毕
线程Thread-3写入数据完毕，等待其他线程写入完毕
线程Thread-2写入数据完毕，等待其他线程写入完毕
线程Thread-0写入数据完毕，等待其他线程写入完毕
Thread-0所有线程写入完毕，继续处理其他任务...
Thread-3所有线程写入完毕，继续处理其他任务...
Thread-1所有线程写入完毕，继续处理其他任务...
Thread-2所有线程写入完毕，继续处理其他任务...
CyclicBarrier重用
线程Thread-4正在写入数据...
线程Thread-5正在写入数据...
线程Thread-6正在写入数据...
线程Thread-7正在写入数据...
线程Thread-7写入数据完毕，等待其他线程写入完毕
线程Thread-5写入数据完毕，等待其他线程写入完毕
线程Thread-6写入数据完毕，等待其他线程写入完毕
线程Thread-4写入数据完毕，等待其他线程写入完毕
Thread-4所有线程写入完毕，继续处理其他任务...
Thread-5所有线程写入完毕，继续处理其他任务...
Thread-6所有线程写入完毕，继续处理其他任务...
Thread-7所有线程写入完毕，继续处理其他任务...

　　从执行结果可以看出，在初次的4个线程越过barrier状态后，又可以用来进行新一轮的使用。而CountDownLatch无法进行重复使用。

三.Semaphore用法

　　Semaphore翻译成字面意思为 信号量，Semaphore可以控同时访问的线程个数，通过 acquire() 获取一个许可，如果没有就等待，而 release() 释放一个许可。

　　Semaphore类位于java.util.concurrent包下，它提供了2个构造器：

1 2 3 4 5 6

public Semaphore(int permits) {          //参数permits表示许可数目，即同时可以允许多少线程进行访问     sync = new NonfairSync(permits); } public Semaphore(int permits, boolean fair) {    //这个多了一个参数fair表示是否是公平的，即等待时间越久的越先获取许可     sync = (fair)? new FairSync(permits) : new NonfairSync(permits); }

 　　下面说一下Semaphore类中比较重要的几个方法，首先是acquire()、release()方法：

1 2 3 4

public void acquire() throws InterruptedException {  }     //获取一个许可 public void acquire(int permits) throws InterruptedException { }    //获取permits个许可 public void release() { }          //释放一个许可 public void release(int permits) { }    //释放permits个许可

　　acquire()用来获取一个许可，若无许可能够获得，则会一直等待，直到获得许可。

　　release()用来释放许可。注意，在释放许可之前，必须先获获得许可。

　　这4个方法都会被阻塞，如果想立即得到执行结果，可以使用下面几个方法：

1 2 3 4

public boolean tryAcquire() { };    //尝试获取一个许可，若获取成功，则立即返回true，若获取失败，则立即返回false public boolean tryAcquire(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException { };  //尝试获取一个许可，若在指定的时间内获取成功，则立即返回true，否则则立即返回false public boolean tryAcquire(int permits) { }; //尝试获取permits个许可，若获取成功，则立即返回true，若获取失败，则立即返回false public boolean tryAcquire(int permits, long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException { }; //尝试获取permits个许可，若在指定的时间内获取成功，则立即返回true，否则则立即返回false

 　　另外还可以通过availablePermits()方法得到可用的许可数目。

　　下面通过一个例子来看一下Semaphore的具体使用：

　　假若一个工厂有5台机器，但是有8个工人，一台机器同时只能被一个工人使用，只有使用完了，其他工人才能继续使用。那么我们就可以通过Semaphore来实现：

1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30

public class Test {     public static void main(String[] args) {         int N = 8;            //工人数         Semaphore semaphore = new Semaphore(5); //机器数目         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+"占用一个机器在生产...");                 Thread.sleep(2000);                 System.out.println("工人"+this.num+"释放出机器");                 semaphore.release();                        } catch (InterruptedException e) {                 e.printStackTrace();             }         }     } }

  　　执行结果：

工人0占用一个机器在生产...
工人1占用一个机器在生产...
工人2占用一个机器在生产...
工人4占用一个机器在生产...
工人5占用一个机器在生产...
工人0释放出机器
工人2释放出机器
工人3占用一个机器在生产...
工人7占用一个机器在生产...
工人4释放出机器
工人5释放出机器
工人1释放出机器
工人6占用一个机器在生产...
工人3释放出机器
工人7释放出机器
工人6释放出机器

　　

　　下面对上面说的三个辅助类进行一个总结：

　　1）CountDownLatch和CyclicBarrier都能够实现线程之间的等待，只不过它们侧重点不同：

　　　　CountDownLatch一般用于某个线程A等待若干个其他线程执行完任务之后，它才执行；

　　　　而CyclicBarrier一般用于一组线程互相等待至某个状态，然后这一组线程再同时执行；

　　　　另外，CountDownLatch是不能够重用的，而CyclicBarrier是可以重用的。

　　2）Semaphore其实和锁有点类似，它一般用于控制对某组资源的访问权限。

　　参考资料：

　　《Java编程思想》

　　http://www.itzhai.com/the-introduction-and-use-of-a-countdownlatch.html

　　http://leaver.me/archives/3220.html

　　http://developer.51cto.com/art/201403/432095.htm

　　http://blog.csdn.net/yanhandle/article/details/9016329

　　http://blog.csdn.net/cutesource/article/details/5780740

　　http://www.cnblogs.com/whgw/archive/2011/09/29/2195555.html

CountDwonLatch

是一个非常实用的多线程控制工具类，这个工具类通常用来控制线程等待，它可以让某个线程等待直到其它线程执行任务结束，在开始执行

public class CountDownLatchDemo implements Runnable {

    private static CountDownLatch lock = new CountDownLatch(100);

    private static CountDownLatchDemo task = new CountDownLatchDemo();

 

    @Override

    public void run() {

        //模拟任务

        try {

            Thread.sleep(3);

            System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName());

            lock.countDown();

        } catch (InterruptedException e) {

            e.printStackTrace();

        }

    }

 

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(5);

        for (int  i = 0; i < 100; ++i) {

            service.submit(task);

        }

        lock.await();

        System.out.println("主线程执行了");

        service.shutdown();

    }

}

 

代码第六行生成一个CountDwonLatch实例。计数量为100（有点类似与一组信号量）。在这段代码中这表示需要100个线程完成任务，等待在CountDwonLatch上的线程才能继续往下执行。最后的执行结果即主线程等待线程池中提交任务执行结束后，才会接着继续执行。那么就有一个疑问：当前情况是在拥有5个线程的线程池中提交了100个任务。即100个任务执行完成后，100个计数被消耗后，主线程才开始执行。这样看的话，CountDwonLatch中的计数数量就仅仅作为一个辅助的县城管理工具，每个线程执行一次，自身减一，只到计数量为0。如果是这样，那么使用单线程循环执行100次，同样可以达到相同的结果，下面编程验证：

 

 

 

public class CountDownLatchDemo2 implements Runnable {

    private static CountDownLatchDemo2 task = new CountDownLatchDemo2();

    private static CountDownLatch lock = new CountDownLatch(100);

 

    @Override

    public void run() {

        try {

            int i = 0;

            while (i++ < 100) {

                Thread.sleep(3);

                System.out.println("线程:" + Thread.currentThread().getName());

                lock.countDown();

            }

        } catch (InterruptedException e) {

            e.printStackTrace();

        }

    }

 

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(1);

        for (int  i = 0; i < 1; ++i) {

            service.submit(task);

        }

 

        lock.await();

        System.out.println("主线程执行了");

        service.shutdown();

    }

}

 

测试情况为在单线程的线程池中，提交了单次任务，在线程任务中，循环100次。经过测试发现，主线程同样是在线程池中线程任务执行完后，继续执行。

经过上面的测试，我们看以看出CountDwonLatch本身是一个不与线程耦合的计数器，每执行一次countDown()方法，计数器数量减一。直到减为0为止，等待在CountDwonLatch才会有执行机会。这样我们可以大胆的猜测，如果CountDwonLatch本身的计数器一旦被消耗完（即为0时），等待其上面的线程即获得了执行权，不在被阻塞。（经测试，确实是这样）。它本身只充当一个线程辅助工具类。

 

 

Semaphore

 

Semaphore当前在多线程环境下被扩放使用，操作系统的信号量是个很重要的概念，在进程控制方面都有应用。Java 并发库 的Semaphore 可以很轻松完成信号量控制，Semaphore可以控制某个资源可被同时访问的个数，通过 acquire() 获取一个许可，如果没有就等待，而 release() 释放一个许可。比如在Windows下可以设置共享文件的最大客户端访问个数。 

 

Semaphore实现的功能就类似厕所有5个坑，假如有10个人要上厕所，那么同时只能有多少个人去上厕所呢？同时只能有5个人能够占用，当5个人中 的任何一个人让开后，其中等待的另外5个人中又有一个人可以占用了。另外等待的5个人中可以是随机获得优先机会，也可以是按照先来后到的顺序获得机会，这取决于构造Semaphore对象时传入的参数选项。单个信号量的Semaphore对象可以实现互斥锁的功能，并且可以是由一个线程获得了“锁”，再由另一个线程释放“锁”，这可应用于死锁恢复的一些场合。

Semaphore维护了当前访问的个数，提供同步机制，控制同时访问的个数。在数据结构中链表可以保存“无限”的节点，用Semaphore可以实现有限大小的链表。另外重入锁 ReentrantLock 也可以实现该功能，但实现上要复杂些。 

 

下面的Demo中申明了一个只有5个许可的Semaphore，而有20个线程要访问这个资源，通过acquire()和release()获取和释放访问许可。

 

package com.test;

 

import java.util.concurrent.ExecutorService;

 

import java.util.concurrent.Executors;

 

import java.util.concurrent.Semaphore;

 

public class TestSemaphore {

 

                public static void main(String[] args) {

 

                // 线程池

 

                ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();

 

                // 只能5个线程同时访问

 

                final Semaphore semp = new Semaphore(5);

 

                 // 模拟20个客户端访问

 

                 for (int index = 0; index < 20; index++) {

 

                              final int NO = index;

 

                              Runnable run = new Runnable() {

 

                                                 public void run() {

 

                                                            try {

 

                                                                    // 获取许可

 

                                                                    semp.acquire();

 

                                                                    System.out.println("Accessing: " + NO);

 

                                                                    Thread.sleep((long) (Math.random() * 10000));

 

                                                                    // 访问完后，释放

 

                                                                    semp.release();

 

                                                                    System.out.println("-----------------"+semp.availablePermits());

 

                                                            } catch (InterruptedException e) {

 

                                                                    e.printStackTrace();

 

                                                            }

 

                                                  }

 

                                      };

 

                      exec.execute(run);

 

             }

 

             // 退出线程池

 

             exec.shutdown();

 

       }

 

} 

 

执行结果如下：

 

Accessing: 0

 

Accessing: 1

 

Accessing: 3

 

Accessing: 4

 

Accessing: 2

 

-----------------0

 

Accessing: 6

 

-----------------1

 

Accessing: 7

 

-----------------1

 

Accessing: 8

 

-----------------1

 

Accessing: 10

 

-----------------1

 

Accessing: 9

 

-----------------1

 

Accessing: 5

 

-----------------1

 

Accessing: 12

 

-----------------1

 

Accessing: 11

 

-----------------1

 

Accessing: 13

 

-----------------1

 

Accessing: 14

 

-----------------1

 

Accessing: 15

 

-----------------1

 

Accessing: 16

 

-----------------1

 

Accessing: 17

 

-----------------1

 

Accessing: 18

 

-----------------1

 

Accessing: 19

 

 

CyclicBarrier

CyclicBarrier允许一组线程相互等待达到一个公共的障碍点。CyclicBarrier对于一组线程必须相互等待的场景很有用。比如有一组线程，都要往数据库里面写入操作，只有当所有的线程都往数据库里面写入数据之后，这些线程才能继续往下执行，这时候就可以使用CyclicBarrier了。当所有的等待线程释放之后,CyclicBarrier是可重用的。

 

CyclicBarrier有两个构造函数：

[cpp] view plain copy

public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)  

[cpp] view plain copy

 public CyclicBarrier(int parties)   

参数parties指让多少个线程或者任务等待至barrier状态；参数barrierAction为当这些线程都达到barrier状态时会执行的内容。

 

对于CyclicBarrier来说，最重要的是await()方法：

[cpp] view plain copy

public int await() throws InterruptedException, BrokenBarrierException  

[cpp] view plain copy

public int await(long timeout, TimeUnit unit)  

第一个版本比较常用，用来挂起当前线程，直至所有线程都到达barrier状态再同时执行后续任务；
第二个版本是让这些线程等待至一定的时间，如果还有线程没有到达barrier状态就直接让到达barrier的线程执行后续任务。

 

有一个需求：有几个同学约好一起去食堂吃饭，各自都从各自的宿舍出发，然后到宿舍楼下集合。当所有的人都到了宿舍楼下之后，再一起从宿舍楼下出发前往食堂吃饭。

下面看代码实现：

[cpp] view plain copy

package com.easyliu.java.demo.cyclicbarrier;  

  

import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;  

import java.util.concurrent.CyclicBarrier;  

import java.util.concurrent.ExecutorService;  

import java.util.concurrent.Executors;  

  

public class CyclicBarrierTest {  

    private static final int THREAD_NUMBER = 3;  

    private static CyclicBarrier sCyclicBarrier = new CyclicBarrier(  

            THREAD_NUMBER, new Runnable() {  

  

                @Override  

                public void run() {  

                    System.out.println("大家都到达了宿舍楼下，一起出发吧。。。");  

                }  

            });  

  

    public static void main(String[] args) {  

        ExecutorService executorService = Executors  

                .newFixedThreadPool(THREAD_NUMBER);  

        for (int i = 0; i < THREAD_NUMBER; i++) {  

            executorService.execute(new WalkFromDomitoryToCanteenRunnable(  

                    sCyclicBarrier, "同学" + i));  

        }  

        try {  

            Thread.sleep(10000);//主线程睡眠  

        } catch (InterruptedException e) {  

            e.printStackTrace();  

        }  

        System.out.println("CyclicBarrier重用");  

        for (int i = THREAD_NUMBER; i < THREAD_NUMBER * 2; i++) {  

            executorService.execute(new WalkFromDomitoryToCanteenRunnable(  

                    sCyclicBarrier, "同学" + i));  

        }  

    }  

  

    /** 

     * 从宿舍到食堂线程 

     *  

     * @author LiuYi 

     * 

     */  

    public static class WalkFromDomitoryToCanteenRunnable implements Runnable {  

        private CyclicBarrier mCyclicBarrier;  

        private String mName;  

  

        public WalkFromDomitoryToCanteenRunnable(CyclicBarrier cyclicBarrier,  

                String name) {  

            this.mCyclicBarrier = cyclicBarrier;  

            this.mName = name;  

        }  

  

        @Override  

        public void run() {  

            System.out.println(mName + "开始从宿舍出发。。。");  

            try {  

                Thread.sleep(1000);  

                mCyclicBarrier.await();// 等待别同学  

                // 前往食堂  

                System.out.println(mName + "开始从宿舍楼下出发。。。");  

                Thread.sleep(1000);  

                System.out.println(mName + "达到食堂。。。");  

            } catch (InterruptedException e) {  

                e.printStackTrace();  

            } catch (BrokenBarrierException e) {  

                e.printStackTrace();  

            }  

        }  

    }  

}  

输出结果如下：

[cpp] view plain copy

同学1开始从宿舍出发。。。  

同学0开始从宿舍出发。。。  

同学2开始从宿舍出发。。。  

大家都到达了宿舍楼下，一起出发吧。。。  

同学1开始从宿舍楼下出发。。。  

同学2开始从宿舍楼下出发。。。  

同学0开始从宿舍楼下出发。。。  

同学0达到食堂。。。  

同学1达到食堂。。。  

同学2达到食堂。。。  

CyclicBarrier重用  

同学3开始从宿舍出发。。。  

同学5开始从宿舍出发。。。  

同学4开始从宿舍出发。。。  

大家都到达了宿舍楼下，一起出发吧。。。  

同学5开始从宿舍楼下出发。。。  

同学4开始从宿舍楼下出发。。。  

同学3开始从宿舍楼下出发。。。  

同学4达到食堂。。。  

同学3达到食堂。。。  

同学5达到食堂。。。  

从输出结果可以看出实现了我们想要的效果，并且实现了CyclicBarrier的重用，因为初始化CyclicBarrier的时候只设置了让三个线程等待至barrier状态，也就是当有三个同学到达了宿舍楼下之后，就一起走。剩下的三个同学一起走。

 

CountDownLatch和CyclicBarrier都能够实现线程之间的等待，只不过它们侧重点不同：
CountDownLatch一般用于某个线程A等待若干个其他线程执行完任务之后，它才执行；
而CyclicBarrier一般用于一组线程互相等待至某个状态，然后这一组线程再同时执行；
另外，CountDownLatch是不能够重用的，而CyclicBarrier是可以重用的。