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

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转自我的个人博客 vc2x.com