CountDownLatch,Cyclic Barrier,Semaphore

本文深入探讨了Java并发编程中的三种重要工具:CountDownLatch、CyclicBarrier和Semaphore。CountDownLatch用于一个线程等待多个线程完成;CyclicBarrier使多个线程在到达代码某点后同步;Semaphore控制同时访问资源的线程数量。

摘要生成于 C知道 ,由 DeepSeek-R1 满血版支持, 前往体验 >

参考
CS108 handout30
https://blog.youkuaiyun.com/a347911/article/details/53465445

CountDownLatch

一个thread等待其他的thread。首先创建latch,会开始一个counter,然后用await()设定等待的thread,等待其他thread完成,其他thread需要使用latch.countDown()

static CountDownLatch latch; 

public static void testThreadingSupport(int numThreads) {
	latch = new CountDownLatch(numThreads); // 创建latch
	for(int i=0; i< numThreads; i++) {
		new TestListThread().start(); // 开始一个thread
}
	try {
		latch.await(); // 这句话使得main thread开始等待
	} catch (InterruptedException e) {
	…
	}
}

public void run() {
	… // do stuff
	latch.countDown();
}

Cyclic Barrier

The CyclicBarrier can be used to halt a number of threads until a given number have reached a particular point in their code.
one set signals with countdown but does not block, the other set blocks until the counter hits zero.
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。

static CyclicBarrier barrier;
	public static void main(String[] args) {
		barrier = new CyclicBarrier(NUM_THREADS);// cyclicBarrier object
		for(int i=0; i< NUM_THREADS; i++) {
			new TestListThread().start(); // threads start
	}
	System.out.println("Main Thread Done");
}

public void run() {
	// get work done
	System.out.println(getName() + " is working");
	try {
		barrier.await();
	} catch (InterruptedException e) {
	// handle interrupt
	// The thread that is interrupted receives an InterruptedException.
	} catch (BrokenBarrierException e) {
	// handle broken barrier
	// In addition if one thread receives InterruptedException, every other thread waiting on the same barrier will receive a BrokenBarrierException.
	}
	// do whatever needs to get done after synching up
	System.out.println(getName() + " is done");
	}
}

Semaphore

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。

Semaphores are a natural means of managing access to a limited pool of resources

极化码(Polar Code)是由土耳其科学家Erdal Arıkan在2009年提出的一种新型纠错编码技术。它通过利用信道的极化现象,将虚拟信道分为误码率接近0和接近1/2的两类。在编码设计中,数据被放置在误码率极低的信道上,从而实现高效的数据传输。极化码的主要优势在于其理论编码容量能够达到香农限,并且构造方法较为简单。 MATLAB是一种功能强大的数学计算和编程工具,广泛应用于科学研究和工程领域。在极化码的研究中,MATLAB可用于构建编码和解码算法,模拟数据在不同信道条件下的传输效果,验证理论性能,并优化相关参数。 SC(Successive Cancellation,逐位取消)译码是极化码的基本解码方法。它从最可靠的比特开始,依次解码每个虚拟信道,且每个比特的解码结果会影响后续比特的解码,因为它们之间存在依赖关系。虽然SC译码的实现较为简单,但其计算复杂度较高,随着码长的增加,解码时间会线性增长。 SCL(Successive Cancellation List,逐位取消列表)译码是SC译码的改进版本。它通过引入列表机制,同时处理多个路径,从而增强了错误校正能力,并在一定程度上降低了错误率。与SC译码相比,SCL译码虽然需要消耗更多的计算资源,但能够提供更好的性能。 一个完整的MATLAB仿真资源通常包含以下内容: 编码模块:用于实现极化码的生成,包括码字构造和极化矩阵操作等。 信道模型:用于模拟各种通信信道,例如AWGN(加性高斯白噪声)信道或衰落信道。 SC/SCL译码模块:包含SC译码和SCL译码的算法实现。 误码率(BER)计算:通过比较发送和接收的码字,计算误码率,以评估编码性能。 性能曲线绘制:绘制误码率与信噪比(SNR)之间的关系曲线,展示不同译码策略的性能差异。 使用说明:指导用户如何运行仿真,理解代码结构,以及如何调整参数以进行自定义实验。 代码注
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