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[TOC]
Java并发包提供了三个类,处理并发线程:CountdownLatch、Semaphore、CyclicBarrier。
1. CountDownLatch
1.1 描述
-
中文含义"
门栓
",当指定数量的线程全部执行完毕后,主线程才继续向后执行
。 -
countDownLatch是一个一次性计数器,初始化需设置一个计数器的值。
-
调用
await
方法可阻塞当前线程。 -
调用一次
countDown
方法,计数器减1,当计数器减到0后,await方法阻塞的线程,继续向下执行。
1.2 业务场景
某个业务场景,程序需要分成很多线程一起执行,当全部子任务执行完成后(每个任务执行完,执行一次countDown,让计数器减1),再继续执行主程序后续的操作。
如并行计算,处理的数据量很大,将任务拆分成多个子任务,等所有子任务都完成后,父任务再拿到所有自认为的运算结果进行汇总。
1.3 代码
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
AtomicInteger result=new AtomicInteger(0);
int count=5;
CountDownLatch countDownLatch=new CountDownLatch(5);
for(int i=0;i<count;i++){
new Thread(() -> {
try {
//业务逻辑...
result.addAndGet(10);
System.out.println(Thread.currentThread());
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}finally {
//保证计数器能顺利减1,否则父线程将一直阻塞
countDownLatch.countDown();
}
}).start();
}
//阻塞,等待计数器减为0
countDownLatch.await();
System.out.println("执行结果:"+result);
}
执行结果:
Thread[Thread-0,5,main]
Thread[Thread-1,5,main]
Thread[Thread-2,5,main]
Thread[Thread-3,5,main]
Thread[Thread-4,5,main]
执行结果:50
2. CyclicBarrier
2.1 说明
- 中文含义"
栅栏
",多个线程互相等待,只要有一个线程没完成(没到屏障点),所有线程都等待
。 - 调用await方法的线程告诉CyclicBarrier自己已经到达同步点,然后当前线程被阻塞。直到parties个参与线程调用了await方法,则全部阻塞的线程一起执行阻塞后面的代码。
- 父线程不会阻塞。
核心方法:
- 等待:await()
2.2 应用
2.3 代码
public class CyclicBarrierTest {
/**
* 执行数量5,配置执行后回调线程
*/
public static CyclicBarrier cyclicBarrier=new CyclicBarrier(5,() -> {
System.out.println("----------满足要求 call back thread----------");
});
public static void main(String[] args) throws Exception{
for(int i=0;i<5;i++){
new Thread(()->{
try {
System.out.println("进入线程:"+Thread.currentThread());
Thread.sleep(Long.valueOf(new Random().nextInt(3000)));
System.out.println("线程前置方法执行结束:"+Thread.currentThread());
//await会导致当前线程阻塞,当调用次数达到设置的值时,所有阻塞的线程将全部执行
cyclicBarrier.await();
System.out.println("满足条件,离开线程:"+Thread.currentThread());
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
}).start();
}
//父线程并不会阻塞
System.out.println("主线程结束");
}
}
执行结果:
主线程结束
进入线程:Thread[Thread-3,5,main]
进入线程:Thread[Thread-0,5,main]
进入线程:Thread[Thread-2,5,main]
进入线程:Thread[Thread-1,5,main]
进入线程:Thread[Thread-4,5,main]
线程前置方法执行结束:Thread[Thread-1,5,main]
线程前置方法执行结束:Thread[Thread-4,5,main]
线程前置方法执行结束:Thread[Thread-0,5,main]
线程前置方法执行结束:Thread[Thread-3,5,main]
线程前置方法执行结束:Thread[Thread-2,5,main]
----------满足要求 call back thread----------
满足条件,离开线程:Thread[Thread-2,5,main]
满足条件,离开线程:Thread[Thread-1,5,main]
满足条件,离开线程:Thread[Thread-4,5,main]
满足条件,离开线程:Thread[Thread-0,5,main]
满足条件,离开线程:Thread[Thread-3,5,main]
3. Semaphore
3.1 说明
-
中文含义”
信号量
“,保证同一批并发线程,最多同时执行的线程数,防止同时执行的线程过多
。 -
限制
最多
可以有几个线程进来,超过最大线程数,新进来的线程可以选择等待
,或者离开,如执行中的线程有结束的,则等待中的线程会自动
加入到执行队列中,执行后续操作。 -
可一次获取多个许可
核心方法:
-
获取权限:acquire()
-
释放权限:release()
3.2 应用
特别适用于要求一个并发任务最多有几个线程
执行的情况。
3.3 代码
3.1.1 获取一个许可
public static void main(String[] args) {
//最多允许2个线程执行
Semaphore semaphore=new Semaphore(2);
for(int i=0;i<3;i++){
new Thread(()->{
try {
//获取许可
semaphore.acquire();
//执行业务操作...
System.out.println(Thread.currentThread()+"----拿到许可"+LocalTime.now());
Thread.sleep(Long.valueOf(new Random().nextInt(3000)));
//释放许可
semaphore.release();
System.out.println(Thread.currentThread()+"----释放许可"+LocalTime.now());
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
}).start();
}
System.out.println("执行结束");
}
执行结果:
执行结束
Thread[Thread-0,5,main]----拿到许可13:12:49.252
Thread[Thread-1,5,main]----拿到许可13:12:49.252
Thread[Thread-1,5,main]----释放许可13:12:49.906
Thread[Thread-2,5,main]----拿到许可13:12:49.906
Thread[Thread-2,5,main]----释放许可13:12:49.980
Thread[Thread-0,5,main]----释放许可13:12:51.535
3.1.2 获取多个许可
public static void main(String[] args) {
//最多允许4个线程执行
Semaphore semaphore=new Semaphore(4);
for(int i=0;i<3;i++){
new Thread(()->{
try {
//获取两个许可
semaphore.acquire(2);
//执行业务操作...
System.out.println(Thread.currentThread()+"----拿到许可"+LocalTime.now());
Thread.sleep(Long.valueOf(new Random().nextInt(3000)));
//释放两个许可
semaphore.release(2);
System.out.println(Thread.currentThread()+"----释放许可"+LocalTime.now());
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
}).start();
}
System.out.println("执行结束");
}
执行结果:
执行结束
Thread[Thread-1,5,main]----拿到许可13:10:32.917
Thread[Thread-0,5,main]----拿到许可13:10:32.917
Thread[Thread-1,5,main]----释放许可13:10:33.208
Thread[Thread-2,5,main]----拿到许可13:10:33.208
Thread[Thread-2,5,main]----释放许可13:10:35.031
Thread[Thread-0,5,main]----释放许可13:10:35.491
3.1.3 尝试获取许可
public static void main(String[] args) {
//最多允许2个线程执行
Semaphore semaphore=new Semaphore(2);
for(int i=0;i<5;i++){
new Thread(()->{
try {
//获取许可
if(semaphore.tryAcquire()){
//执行业务操作...
System.out.println(Thread.currentThread()+"----拿到许可"+LocalTime.now());
Thread.sleep(100);
//释放许可
semaphore.release();
System.out.println(Thread.currentThread()+"----释放许可"+LocalTime.now());
}else{
System.out.println(Thread.currentThread()+"----"+"未获取许可,放弃"+LocalTime.now());
}
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
}).start();
}
System.out.println("执行结束");
}
执行结果:
执行结束
Thread[Thread-4,5,main]----未获取许可,放弃13:22:01.626
Thread[Thread-2,5,main]----未获取许可,放弃13:22:01.626
Thread[Thread-1,5,main]----拿到许可13:22:01.626
Thread[Thread-3,5,main]----未获取许可,放弃13:22:01.626
Thread[Thread-0,5,main]----拿到许可13:22:01.626
Thread[Thread-0,5,main]----释放许可13:22:01.727
Thread[Thread-1,5,main]----释放许可13:22:01.727
3.1.4 指定时间内尝试获取许可
public static void main(String[] args) {
//最多允许2个线程执行
Semaphore semaphore=new Semaphore(2);
for(int i=0;i<5;i++){
new Thread(()->{
try {
//获取许可
if(semaphore.tryAcquire(1, TimeUnit.SECONDS)){
//执行业务操作...
System.out.println(Thread.currentThread()+"----"+LocalTime.now()+"----拿到许可");
Thread.sleep(Long.valueOf(new Random().nextInt(3000)));
//释放许可
semaphore.release();
System.out.println(Thread.currentThread()+"----"+LocalTime.now()+"----释放许可");
}else{
System.out.println(Thread.currentThread()+"----"+LocalTime.now()+"----1秒内未获取许可,放弃");
}
}catch (Exception e){
e.printStackTrace();
}
}).start();
}
System.out.println("执行结束");
}
执行结果:
执行结束
Thread[Thread-3,5,main]----13:24:29.752----拿到许可
Thread[Thread-2,5,main]----13:24:29.752----拿到许可
Thread[Thread-2,5,main]----13:24:30.088----释放许可
Thread[Thread-0,5,main]----13:24:30.088----拿到许可
Thread[Thread-4,5,main]----13:24:30.732----1秒内未获取许可,放弃
Thread[Thread-1,5,main]----13:24:30.733----1秒内未获取许可,放弃
Thread[Thread-3,5,main]----13:24:31.929----释放许可
Thread[Thread-0,5,main]----13:24:32.340----释放许可
4. 补充(引用其他网友)
-
CountDownLatch和CyclicBarrier区别:
CountDownLatch和CyclicBarrier都有让多个线程等待同步然后再开始下一步动作的意思,但是CountDownLatch的下一步的动作实施者是主线程,具有不可重复性;
而CyclicBarrier的下一步动作实施者还是“其他线程”本身
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