多线程之CountDownLatch,CyclicBarrier,Semaphore的简单应用

最新推荐文章于 2025-04-03 21:06:46 发布

原创最新推荐文章于 2025-04-03 21:06:46 发布 · 140 阅读

0 ·

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：

#java #多线程 #多进程 #后端

Java 专栏收录该内容

6 篇文章

订阅专栏

本文深入解析了CountDownLatch、CyclicBarrier和Semaphore三种并发控制工具的原理与应用。CountDownLatch用于等待一组线程完成任务；CyclicBarrier使多个线程在到达某个点时同步；Semaphore则控制同时访问共享资源的线程数量。

countDownLatch：

countDownLatch可以实现等待指定数量的线程执行完毕后在执行此线程

实现原理: 是通过一个计数器来实现的，计数器的初始值是线程的数量。每当一个线程执行完毕后，计数器的值就-1，当计数器的值为0时，表示所有线程都执行完毕，然后在闭锁上等待的线程就可以恢复工作了。

实例：等待三个学员都准备完毕后，教练才开始训练（三个学员线程都运行到一个位置后，执行教练线程）

/***
     * 等待三个学员准备完毕后，教练开始训练
     */
	private CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(3);

    public void Athlete(){
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"准备完毕");
            countDownLatch.countDown();  //线程数减一  减到0就会唤醒等待其他线程执行的线程
    }

    public void coach(){
            try {
                countDownLatch.await();  //等待其他线程执行后在执行方法
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"准备训练");
    }


    public static void main(String[] args) {
        Athletes athletes = new Athletes();
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                athletes.coach();
            }
        },"教练").start();


        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                athletes.Athlete();
            }
        },"刘翔").start();

        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                athletes.Athlete();
            }
        },"姚明").start();

        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                athletes.Athlete();
            }
        },"孙杨").start();

        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                athletes.Athlete();
            }
        },"哈哈").start();

    }
    //执行结果
    刘翔准备完毕
    姚明准备完毕
    哈哈准备完毕
    教练准备训练
    孙杨准备完毕

CyclicBarrier

CyclicBarrier可以实现等待所有线程都准备好之后，再一起执行

实现原理：计数器递增，提供reset功能，可以多次使用实现原理：计数器递增，提供reset功能，可以多次使用

实例：所有运动员准备好之后，一起出发(等待所有线程都运行到这个位置后，再同时执行)

/***
 * 三个运动员准备后 同时出发
 */
public class CyclicBarrierDemo {

    CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(3);

    public void demo(){
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在准备");
            cyclicBarrier.await();
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"出发");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (BrokenBarrierException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }


    public static void main(String[] args) {
        CyclicBarrierDemo cyclicBarrierDemo = new CyclicBarrierDemo();
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                cyclicBarrierDemo.demo();
            }
        },"运动员一").start();

        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                cyclicBarrierDemo.demo();
            }
        },"运动员二").start();

        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                cyclicBarrierDemo.demo();
            }
        },"运动员三").start();
    }
}

    //执行结果
    运动员一正在准备
    运动员二正在准备
    运动员三正在准备
    运动员三出发
    运动员一出发
    运动员二出发

Semaphore

信号量：
Semaphore 是 synchronized 的加强版，作用是控制线程的并发数量。
Semaphore(int permits):构造方法，创建具有给定许可数的计数信号量并设置为非公平信号量。

Semaphore类所提供的的方法（红色为重要常用方法）

Semaphore(int permits,boolean fair):构造方法，当fair等于true时，创建具有给定许可数的计数信号量并设置为公平信号量。
void acquire():从此信号量获取一个许可前线程将一直阻塞。相当于一辆车占了一个车位。
void acquire(int n):从此信号量获取给定数目许可，在提供这些许可前一直将线程阻塞。比如n=2，就相当于一辆车占了两个车位。
void release():释放一个许可，将其返回给信号量。就如同车开走返回一个车位。
void release(int n):释放n个许可。
int availablePermits()：当前可用的许可数。

实例：十个工人要使用三台机器进行一些工作（十个工人为十个线程，三台机器为三个资源，每次最多只能有三个线程获得资源并执行代码）


/***
 * 模拟 10个工人 使用 三台机器
 */
public class SemaphoreDemo implements Runnable{

    private int pope;  //工人数 工人工号
    private Semaphore semaphore;  //机器数量

    public SemaphoreDemo(int pope, Semaphore semaphore) {
        this.pope = pope;
        this.semaphore = semaphore;
    }


    @Override
    public void run() {
        try {
            semaphore.acquire();  //获取资源
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"正在使用机器进行工作");
            semaphore.release(); //释放资源
            System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"使用完毕，释放资源");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

    }


    public static void main(String[] args) {
        Semaphore semaphore = new Semaphore(3);
        SemaphoreDemo semaphoreDemo = new SemaphoreDemo(10,semaphore);
        for(int i = 1 ; i<=10 ;i++ ){
            new Thread(semaphoreDemo,"员工"+i).start();
        }
    }
	//执行结果
	员工2正在使用机器进行工作
	员工1正在使用机器进行工作
	员工2使用完毕，释放资源
	员工1使用完毕，释放资源
	员工3正在使用机器进行工作
	员工3使用完毕，释放资源
	员工4正在使用机器进行工作
	员工4使用完毕，释放资源
	员工5正在使用机器进行工作
	员工5使用完毕，释放资源
	员工6正在使用机器进行工作
	员工6使用完毕，释放资源
	员工7正在使用机器进行工作
	员工7使用完毕，释放资源
	员工8正在使用机器进行工作
	员工8使用完毕，释放资源
	员工9正在使用机器进行工作
	员工9使用完毕，释放资源
	员工10正在使用机器进行工作
	员工10使用完毕，释放资源