Java多线程:CountDownLatch、CyclicBarrier 和 Semaphore

场景描述:

  多线程设计过程中,经常会遇到需要等待其它线程结束以后再做其他事情的情况,比如多线程下载文件,每个线程都会下载文件的一部分,在所有线程结束以后,需要将各部分再次拼接成一个完整的文件。

有几种方案:

  1.在主线程中设置一自定义全局计数标志,在工作线程完成时,计数减1。主线程侦测该标志是否为0,一旦为0,表示所有工作线程已经完成。

  2.使用Java标准的类CountDownLatch来完成这项工作,原理是一样的,计数。

CountDownLatch

一个同步辅助类,在完成一组正在其他线程中执行的操作之前,它允许一个或多个线程一直等待。

用给定的计数 初始化 CountDownLatch。由于调用了 countDown() 方法,所以在当前计数到达零之前,await 方法会一直受阻塞。之后,会释放所有等待的线程,await 的所有后续调用都将立即返回。这种现象只出现一次——计数无法被重置。

CountDownLatch 很适合用来将一个任务分为n个独立的部分,等这些部分都完成后继续接下来的任务,CountDownLatch 只能出发一次,计数值不能被重置。

函数列表

  • CountDownLatch(int count) :构造一个用给定计数初始化的 CountDownLatch。
  • void await():使当前线程在锁存器倒计数至零之前一直等待,除非线程被中断。
  • boolean await(long timeout, TimeUnit unit) 使当前线程在锁存器倒计数至零之前一直等待,除非线程被中断或超出了指定的等待时间。
  • void countDown() 递减锁存器的计数,如果计数到达零,则释放所有等待的线程。

实现原理

  请参考:http://www.tuicool.com/articles/mQnAfq

实例:

CyclicBarrier

CyclicBarrier是一个同步辅助类,允许一组线程互相等待,直到到达某个公共屏障点 (common barrier point)。因为该 barrier 在释放等待线程后可以重用,所以称它为循环 的 barrier。

注意比较CountDownLatchCyclicBarrier

  (01) CountDownLatch的作用是允许1或N个线程等待其他线程完成执行;而CyclicBarrier则是允许N个线程相互等待。

  (02) CountDownLatch的计数器无法被重置;CyclicBarrier的计数器可以被重置后使用,因此它被称为是循环的barrier。

CountDownLatch 适用于一组线程和另一个主线程之间的工作协作。一个主线程等待一组工作线程的任务完毕才继续它的执行是使用 CountDownLatch 的主要场景;CyclicBarrier 用于一组或几组线程,比如一组线程需要在一个时间点上达成一致,例如同时开始一个工作。另外,CyclicBarrier 的循环特性和构造函数所接受的 Runnable 参数也是 CountDownLatch 所不具备的。


 

CountDownLatch

CyclicBarrier

适用场景

主线程等待其他工作线程结束

多个线程相互等待,直到所有线程都达到一个障碍点Barrier

主要方法

CountDownLatch(int count) 主线程调用:初始化计数

await() 主线程调用 : 阻塞,直到等待计数为0时解除阻塞

countDown() 工作线程调用 : 计数减1


CyclicBarrier(int parties , Runnnable barrierAction) : 初始化参与者数量和障碍点执行Action,action可选,由主线程初始化

await() : 由工作线程调用,每被调用一次,计数便会减少1,并阻塞住当前线程 , 直到所有线程都达到障碍点


等待结束

各线程之间不再相互影响, 可以继续做自己的事情, 不再执行下一个工作目标。

在障碍点到达后, 允许所有线程继续执行,到达下一个目标后,可以恢复使用CyclicBarrier, barrier 在释放等待线程后可以重用

异常

 

如果其中一个线程由于中断、错误、或者超时导致永久离开障碍点,其他线程也将抛出异常。

实例:

Semaphore

Semaphore 直译是信号量,可能称它是许可量更容易理解。

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:

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:

参考资料:

Java并发编程:CountDownLatch、CyclicBarrier和Semaphore

时间: 2024-10-12 22:02:51

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