Java的几个同步辅助类

Java为我们提供了一些

同步辅助类

，利用这些辅助类我们可以在多线程编程中，灵活地把握线程的状态。

CountDownLatch

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。

再CountDownLatch中两个比较关键的方法：

public void await() throws InterruptedException;
public void countDown();

CountDownLatch

是一个

计数器

，它的构造方法中需要设置一个数值，用来设定计数的次数。每次调用

countDown()

方法之后，这个计数器都会减去

1

，CountDownLatch会一直阻塞着调用

await()

方法的线程，直到

计数器

的值变为

0

。

设想有这样一个功能需要Thread1、Thread2、Thread3、Thread4四条线程分别统计C、D、E、F四个盘的大小，所有线程都统计完毕交给主线程去做汇总，利用CountDownLatch来完成就非常轻松。

public class CountDownLatchTest {

private static CountDownLatch count = new CountDownLatch(4);
private static ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(6);

public static void main(String args[]) throws InterruptedException {

for (int i = 0; i < 4; i++) {
service.execute(() -> {
// 模拟任务耗时
try {
int timer = new Random().nextInt(5);
TimeUnit.SECONDS.sleep(timer);
System.out.printf("%s时完成磁盘的统计任务,耗费%d秒.\n", new Date().toString(), timer);
// 任务完成之后,计数器减一
count.countDown();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
});
}
// 主线程一直被阻塞,知道count的计数器被设置为0
count.await();

System.out.printf("%s时全部任务都完成,执行合并计算.\n", new Date().toString());
service.shutdown();
}
}

CyclicBarrier

Barrier

在英语中是屏障的意思，这个同步工具会阻塞调用的线程，直到条件满足时，阻塞的线程同时被打开。

public int await() throws InterruptedException, BrokenBarrierException

CyclicBarrier

初始化的时候，设置一个屏障数。线程调用

await()

方法的时候，这个线程就会被阻塞，当调用

await()

的线程数量到达屏障数的时候，主线程就会取消所有被阻塞线程的状态。

在

CyclicBarrier

的构造方法中，还可以设置一个

barrierAction

。

在所有的屏障都到达之后，会启动一个线程来运行这里面的代码。这里举一个例子：百米赛跑的运动员起跑前需要准备，所有选手准备完毕之后，才可以同时起跑。

public class CyclicBarrierTest {

private static CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(8);
private static ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(50);

public static void main(String args[]) {
for (int i = 1; i < 9; i++) {
service.execute(new Thread(new Runner(i, cyclicBarrier)));
}
service.shutdown();
}
}
// 运动员类
public class Runner implements Runnable {

private int number;
private CyclicBarrier cyclicBarrier;

public Runner(int number, CyclicBarrier cyclicBarrier) {
this.number = number;
this.cyclicBarrier = cyclicBarrier;
}

@Override
public void run() {
try {
int timer = new Random().nextInt(5);
TimeUnit.SECONDS.sleep(timer);
System.out.printf("%d号选手准备完毕,准备时间%d\n", number, timer);
cyclicBarrier.await();
System.out.printf("%d号选手于%s时起跑!\n", number, new Date().toString());
} catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}

输出：

1号选手准备完毕,准备时间0
4号选手准备完毕,准备时间0
5号选手准备完毕,准备时间1
8号选手准备完毕,准备时间1
3号选手准备完毕,准备时间2
2号选手准备完毕,准备时间3
7号选手准备完毕,准备时间3
6号选手准备完毕,准备时间3
7号选手于Sun Mar 27 21:19:00 CST 2016时起跑!
2号选手于Sun Mar 27 21:19:00 CST 2016时起跑!
5号选手于Sun Mar 27 21:19:00 CST 2016时起跑!
6号选手于Sun Mar 27 21:19:00 CST 2016时起跑!
3号选手于Sun Mar 27 21:19:00 CST 2016时起跑!
8号选手于Sun Mar 27 21:19:00 CST 2016时起跑!
4号选手于Sun Mar 27 21:19:00 CST 2016时起跑!
1号选手于Sun Mar 27 21:19:00 CST 2016时起跑!

相比

CountDownLatch

，

CyclicBarrier

是可以被循环使用的，而且遇到线程中断等情况时，还可以利用

reset()

方法，重置计数器，从这些方面来说，

CyclicBarrier

会比

CountDownLatch

更加灵活一些。

Semaphore

Semaphore

被用于控制特定资源在同一个时间被访问的个数。类似连接池的概念，保证资源可以被合理的使用。

Semaphore

的几个重要方法：

// 获取资源
public void acquire() throws InterruptedException
// 释放资源
public void release()

Semaphore

的构造方法可以设置一个

int值

来设置一个计数器，用于表示资源同时可以被多少外部环境使用。每使用一次

acquire()

，计数器都会去减去一，而每次调用

release()

计数器则会增加一。当计数器的值为0的时候，外部的环境被阻塞，直到

Semaphore

有空闲的资源可以被使用。

public class SemaphoreTest {

private static Semaphore semaphore = new Semaphore(3);
private static ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(6);

public static void main(String args[]) {

// 执行9个任务
for (int i = 0; i < 9; i++) {
service.execute(() -> {
try {
semaphore.acquire();
System.out.printf("%s时获取资源,并调用.\n", new Date().toString());
// 线程挂起3秒
TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
semaphore.release();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
});
}
service.shutdown();
}
}

运行的结果就是：

Sun Mar 27 20:18:16 CST 2016时获取资源,并调用.
Sun Mar 27 20:18:16 CST 2016时获取资源,并调用.
Sun Mar 27 20:18:16 CST 2016时获取资源,并调用.
Sun Mar 27 20:18:19 CST 2016时获取资源,并调用.
Sun Mar 27 20:18:19 CST 2016时获取资源,并调用.
Sun Mar 27 20:18:19 CST 2016时获取资源,并调用.
Sun Mar 27 20:18:22 CST 2016时获取资源,并调用.
Sun Mar 27 20:18:22 CST 2016时获取资源,并调用.
Sun Mar 27 20:18:22 CST 2016时获取资源,并调用.

虽然线程池允许6个最大线程数量，但是同一个时间内只用三个任务被执行。