在并发编程中,CountDownLatch
、CyclicBarrier
和 Semaphore
是 Java 提供的同步辅助类,它们用于控制线程之间的协调。以下是每个类的基本用法和特点:
- CountDownLatch(倒计时门闩):
CountDownLatch
是一个同步辅助器,允许一个或多个线程等待一组其他线程完成操作。- 它通过一个计数器来工作,初始化时设定一个计数值,每当一个线程完成它的任务,计数器的值就会减一。
- 当计数器的值到达零时,所有等待在这个
CountDownLatch
上的线程都会继续执行。 - 一个典型用例是,当主线程需要等待多个工作线程完成它们的任务后才能继续执行。
public class CountDownLatchExample { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { int workerCount = 5; CountDownLatch latch = new CountDownLatch(workerCount); for (int i = 0; i < workerCount; i++) { new Thread(() -> { // 模拟工作线程执行任务 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " finished work."); latch.countDown(); }).start(); } latch.await(); // 主线程等待,直到所有工作线程完成任务 System.out.println("All workers have finished."); } }
CyclicBarrier(循环屏障):
CyclicBarrier
也用于线程之间的协调,但它可以重用。当一定数量的线程达到屏障时,这些线程会被阻塞,直到所有线程都到达屏障,然后所有线程才会继续执行。CyclicBarrier
可以用于多轮的同步操作,当一轮操作完成后,屏障可以被重置,用于下一轮操作。- 一个典型用例是,当一组线程需要相互等待,直到它们都到达某个点,然后一起继续执行下一个任务。
public class CyclicBarrierExample { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { int workerCount = 5; CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(workerCount, () -> System.out.println("All workers are ready to proceed to the next phase.")); for (int i = 0; i < workerCount; i++) { new Thread(() -> { // 模拟工作线程执行任务 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is ready."); try { barrier.await(); } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) { e.printStackTrace(); } }).start(); } } }
Semaphore(信号量):
Semaphore
是一个计数信号量,用于控制同时访问某个特定资源的线程数量。
它通过一个许可计数来工作,线程可以通过调用 acquire()
方法来获取一个许可,当许可计数大于零时,acquire()
方法会减少许可计数并立即返回;如果许可计数为零,则调用线程会被阻塞,
- 直到有其他线程调用
release()
方法增加许可计数。 Semaphore
可以用来实现流量控制,例如限制同时执行的线程数量,或者用于线程池中控制线程的并发数。
public class SemaphoreExample { public static void main(String[] args) { Semaphore semaphore = new Semaphore(2); for (int i = 0; i < 5; i++) { new Thread(() -> { try { semaphore.acquire(); // 模拟一个需要许可才能执行的任务 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " acquired a permit."); // 模拟任务执行时间 Thread.sleep(1000); semaphore.release(); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " released a permit."); } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) { e.printStackTrace(); } }).start(); } } }
这些同步辅助工具在多线程编程中非常有用,它们可以帮助开发者实现复杂的线程协调和控制逻辑。