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CountDownLatch

• 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：

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：

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

• 代码实现

package sychronized;import static net.mindview.util.Print.*;
import java.util.concurrent.*;class Task implements Runnable{private static int count = 0;private final int id = count++;final CountDownLatch latch ;public Task(CountDownLatch latch){this.latch = latch;}@Overridepublic void run(){try {print(this+"正在执行");TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(3000);print(this+"执行完毕");latch.countDown();} catch (InterruptedException e) {print(this + " 被中断");}}@Overridepublic String toString() {return "Task-"+id;}
}public class Test {public static void main(String[] args) {final CountDownLatch latch = new CountDownLatch(2);ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();exec.execute(new Task(latch));exec.execute(new Task(latch));try {print("等待2个子线程执行完毕...");long start = System.currentTimeMillis();latch.await();long end = System.currentTimeMillis();print("2个子线程已经执行完毕 "+(end - start));print("继续执行主线程");}catch (InterruptedException e){print("主线程被中断");}exec.shutdown();}
}#输出结果：
等待2个子线程执行完毕...
Task-0正在执行
Task-1正在执行
Task-0执行完毕
Task-1执行完毕
2个子线程已经执行完毕 3049
继续执行主线程

CyclicBarrier

• 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：

• 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

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

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

• 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。

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

• 代码展示

package sychronized;import java.util.Random;
import java.util.concurrent.*;
import static net.mindview.util.Print.*;class WriteTask implements Runnable{private static int count = 0;private final int id = count++;private CyclicBarrier barrier ;private static Random random = new Random(47);public WriteTask(CyclicBarrier cyclicBarrier) {this.barrier = cyclicBarrier;}@Overridepublic void run() {print(this+"开始写入数据...");try {TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(random.nextInt(5000));      //以睡眠来模拟写入数据操作print(this+"写入数据完毕，等待其他线程写入完毕"+" "+System.currentTimeMillis());barrier.await();} catch (InterruptedException e) {print(this + "is interrupted!");}catch(BrokenBarrierException e){throw new RuntimeException(e);}print("所有任务写入完毕，继续处理其他任务... "+System.currentTimeMillis());}@Overridepublic String toString() {return getClass().getSimpleName()+"-"+id;}
}public class CyclicBarrierTest {public static void main(String[] args) {int N = 4;CyclicBarrier barrier  = new CyclicBarrier(N);ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();for(int i = 0; i < N; ++i){exec.execute(new WriteTask(barrier));}exec.shutdown();}
}#输出结果：
WriteTask-3 开始写入数据...
WriteTask-2 开始写入数据...
WriteTask-1 开始写入数据...
WriteTask-0 开始写入数据...
WriteTask-2 写入数据完毕，等待其他线程写入完毕 1512048648904
WriteTask-1 写入数据完毕，等待其他线程写入完毕 1512048650042
WriteTask-0 写入数据完毕，等待其他线程写入完毕 1512048650209
WriteTask-3 写入数据完毕，等待其他线程写入完毕 1512048652606
所有任务写入完毕，继续处理其他任务... 1512048652607
所有任务写入完毕，继续处理其他任务... 1512048652607
所有任务写入完毕，继续处理其他任务... 1512048652607
所有任务写入完毕，继续处理其他任务... 1512048652607

• 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：

package sychronized;import java.util.Random;
import java.util.concurrent.*;
import static net.mindview.util.Print.*;class WriteTask implements Runnable{private static int count = 0;private final int id = count++;private CyclicBarrier barrier ;private static Random random = new Random(47);public WriteTask(CyclicBarrier cyclicBarrier) {this.barrier = cyclicBarrier;}@Overridepublic void run() {print(this+" 开始写入数据...");try {TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(random.nextInt(5000));      //以睡眠来模拟写入数据操作print(this+" 写入数据完毕，等待其他线程写入完毕"+" "+System.currentTimeMillis());barrier.await();TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(10);} catch (InterruptedException e) {print(this + "is interrupted!");}catch(BrokenBarrierException e){throw new RuntimeException(e);}print("所有任务写入完毕，继续处理其他任务... "+System.currentTimeMillis()+Thread.currentThread());}@Overridepublic String toString() {return getClass().getSimpleName()+"-"+id;}
}public class CyclicBarrierTest {public static void main(String[] args) {int N = 4;CyclicBarrier barrier  = new CyclicBarrier(N, new Runnable() {@Overridepublic void run() {print(Thread.currentThread());}});ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();for(int i = 0; i < N; ++i){exec.execute(new WriteTask(barrier));}exec.shutdown();}
}
#输出结果为：
WriteTask-3 开始写入数据...
WriteTask-1 开始写入数据...
WriteTask-2 开始写入数据...
WriteTask-0 开始写入数据...
WriteTask-1 写入数据完毕，等待其他线程写入完毕 1512049061954
WriteTask-2 写入数据完毕，等待其他线程写入完毕 1512049063092
WriteTask-0 写入数据完毕，等待其他线程写入完毕 1512049063261
WriteTask-3 写入数据完毕，等待其他线程写入完毕 1512049065657
Thread[pool-1-thread-4,5,main]
所有任务写入完毕，继续处理其他任务... 1512049065668Thread[pool-1-thread-2,5,main]
所有任务写入完毕，继续处理其他任务... 1512049065668Thread[pool-1-thread-1,5,main]
所有任务写入完毕，继续处理其他任务... 1512049065668Thread[pool-1-thread-4,5,main]
所有任务写入完毕，继续处理其他任务... 1512049065668Thread[pool-1-thread-3,5,main]

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。

• 另外CyclicBarrier是可以重用的，看下面这个例子：

package sychronized;import java.util.Random;
import java.util.concurrent.*;
import static net.mindview.util.Print.*;class WriteTask implements Runnable{private static int count = 0;private final int id = count++;private CyclicBarrier barrier ;private static Random random = new Random(47);public WriteTask(CyclicBarrier cyclicBarrier) {this.barrier = cyclicBarrier;}@Overridepublic void run() {while (!Thread.interrupted()){print(this+" 开始写入数据...");try {TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(random.nextInt(5000));      //以睡眠来模拟写入数据操作print(this+" 写入数据完毕，等待其他线程写入完毕"+" "+System.currentTimeMillis());barrier.await();TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(10);} catch (InterruptedException e) {print(this + "is interrupted!");}catch(BrokenBarrierException e){throw new RuntimeException(e);}print("所有任务写入完毕，继续处理其他任务... "+System.currentTimeMillis());}}@Overridepublic String toString() {return getClass().getSimpleName()+"-"+id;}
}class CyclicBarrierManager implements Runnable{private CyclicBarrier barrier ;private ExecutorService exec;public CyclicBarrierManager(CyclicBarrier barrier, ExecutorService exec,int N){this.barrier = barrier ;this.exec = exec;for (int i = 0; i < N-1; ++i){exec.execute(new WriteTask(barrier));}}@Overridepublic void run(){while (!Thread.interrupted()){try {barrier.await();}catch (InterruptedException e){print(getClass().getSimpleName()+" 被中断了！");}catch (BrokenBarrierException e){throw new RuntimeException(e);}}}
}public class CyclicBarrierTest {public static void main(String[] args) throws Exception{int N = 4;CyclicBarrier barrier  = new CyclicBarrier(N);ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();exec.execute(new CyclicBarrierManager(barrier,exec,N));exec.shutdown();}
}#输出结果：
WriteTask-1 开始写入数据...
WriteTask-2 开始写入数据...
WriteTask-0 开始写入数据...
WriteTask-2 写入数据完毕，等待其他线程写入完毕 1512051484365
WriteTask-0 写入数据完毕，等待其他线程写入完毕 1512051485503
WriteTask-1 写入数据完毕，等待其他线程写入完毕 1512051488068
所有任务写入完毕，继续处理其他任务... 1512051488078
所有任务写入完毕，继续处理其他任务... 1512051488078
WriteTask-2 开始写入数据...
所有任务写入完毕，继续处理其他任务... 1512051488078
WriteTask-1 开始写入数据...
WriteTask-0 开始写入数据...
WriteTask-0 写入数据完毕，等待其他线程写入完毕 1512051488513
WriteTask-1 写入数据完毕，等待其他线程写入完毕 1512051489045
WriteTask-2 写入数据完毕，等待其他线程写入完毕 1512051489945
所有任务写入完毕，继续处理其他任务... 1512051489955
WriteTask-0 开始写入数据...
所有任务写入完毕，继续处理其他任务... 1512051489955
所有任务写入完毕，继续处理其他任务... 1512051489955
WriteTask-2 开始写入数据...
WriteTask-1 开始写入数据...
WriteTask-2 写入数据完毕，等待其他线程写入完毕 1512051490155
WriteTask-1 写入数据完毕，等待其他线程写入完毕 1512051494477
WriteTask-0 写入数据完毕，等待其他线程写入完毕 1512051494823
所有任务写入完毕，继续处理其他任务... 1512051494833
所有任务写入完毕，继续处理其他任务... 1512051494833
WriteTask-0 开始写入数据...
所有任务写入完毕，继续处理其他任务... 1512051494833
WriteTask-1 开始写入数据...
WriteTask-2 开始写入数据...
WriteTask-2 写入数据完毕，等待其他线程写入完毕 1512051494961
WriteTask-0 写入数据完毕，等待其他线程写入完毕 1512051496040
WriteTask-1 写入数据完毕，等待其他线程写入完毕 1512051498121
所有任务写入完毕，继续处理其他任务... 1512051498132
所有任务写入完毕，继续处理其他任务... 1512051498132
WriteTask-1 开始写入数据...
所有任务写入完毕，继续处理其他任务... 1512051498132

Semaphore

• Semaphore翻译成字面意思为 信号量，Semaphore 可以同时让多个线程同时访问共享资源，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：

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：

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：

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

package sychronized;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.*;
import static net.mindview.util.Print.*;class Worker implements Runnable{private static int count = 0;private final int id = count++;private int finished = 0;private Random random = new Random(47);private Semaphore semaphore;public Worker(Semaphore semaphore){this.semaphore = semaphore;}@Override public void run(){try {while (!Thread.interrupted()){semaphore.acquire();print(this+" 占用一个机器在生产...   ");TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(random.nextInt(2000));synchronized (this){print(" 已经生产了"+(++finished)+"个产品,"+"释放出机器");}semaphore.release();}} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}@Overridepublic String toString() {return getClass().getSimpleName()+"-"+id;}
}public class SemaphoreTest {public static void main(String[] args) {int N = 8;            //工人数Semaphore semaphore = new Semaphore(5); //机器数目ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();for (int i = 0; i < N; ++i){exec.execute(new Worker(semaphore));}exec.shutdown();}
}

总结

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；

• 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；

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

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，而锁是控制对 某个 资源的访问权限。