主要有两类
①并发流程控制相关：CountDownLatch、CyclicBarrier、Semaphore
②线程间交换数据相关：Exchanger；
CountDownLatch
- 作用：允许一个或多个线程等待其他线程完成操作
- 使用步骤：
①定义一个CountDownLatch（称为计数器），并指定等待次数；
②在合适的时机将计数器减1；
③在需要等待所有任务结束的位置，调用await()方法；
根据JDK中的说明文档整理的两个例子：
例子1：
public class CountDownLatchLearning {
public void doSomething() {
CountDownLatch startSignal = new CountDownLatch(1);
CountDownLatch doneSignal = new CountDownLatch(10);
//创建并启动线程
for (int i = 0; i < 10; ++i) {
new Thread(new Worker(startSignal, doneSignal)).start();
}
doSomeThingBeforeAllThreadsProcess();
startSignal.countDown(); //让之前for循环创建的线程开始真正工作
try {
doneSignal.await(); // 等待之前for循环创建的线程执行结束
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
doSomeThingAfterAllThreadsProcess();
}
private void doSomeThingAfterAllThreadsProcess() {
//所有任务开始前，做一些准备工作
}
private void doSomeThingBeforeAllThreadsProcess() {
//所有任务开始后，做一些其他工作，如合并结果等等
}
class Worker implements Runnable {
private final CountDownLatch startSignal;
private final CountDownLatch doneSignal;
Worker(CountDownLatch startSignal, CountDownLatch doneSignal) {
this.startSignal = startSignal;
this.doneSignal = doneSignal;
}
@Override
public void run() {
try {
startSignal.await();//等待，开始信号为0再继续向下进行
doWork();
} catch (InterruptedException ex) {
ex.printStackTrace();
}finally {
doneSignal.countDown();//完成后，将结束信号减1
}
}
void doWork() {
//这里是真正有意义的任务
}
}
}
例子2：
public class CountDownLatchLearning1 {
public void doSomething() {
CountDownLatch doneSignal = new CountDownLatch(100);
Executor e = Executors.newFixedThreadPool(10);
for (int i = 0; i < 100; ++i) {
e.execute(new WorkerRunnable(doneSignal, i));
}
try {
doneSignal.await(); // 等待所有任务结束
} catch (InterruptedException e1) {
e1.printStackTrace();
}
}
private void doSomeThingAfterAllThreadsProcess() {
//所有任务开始前，做一些准备工作
}
private void doSomeThingBeforeAllThreadsProcess() {
//所有任务开始后，做一些其他工作，如合并结果等等
}
class WorkerRunnable implements Runnable {
private final CountDownLatch doneSignal;
private final int i;
WorkerRunnable(CountDownLatch doneSignal, int i) {
this.doneSignal = doneSignal;
this.i = i;
}
@Override
public void run() {
doWork(i);
doneSignal.countDown();
}
void doWork(int i) {
//这里是真正的有意义的任务
}
}
}
CyclicBarrier
- 作用：让一组线程等待至某个状态之后再全部同时执行，适用于多线程计算数据，最后合并计算结果的场景。
- 使用：
①构造：
public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) {}
public CyclicBarrier(int parties) {}
其中：
parties指让多少个线程或者任务等待至barrier状态；
barrierAction指当这些线程都达到barrier状态时会执行的内容；
②在合适的时机调用await方法，告诉CyclicBarrier我（当前线程）已经达到了屏障，然后当前线程被阻塞
public int await();
public int await(long timeout, TimeUnit unit);
返回当前线程到达屏障的次序（ 0 ~ getParties() - 1）
③其他有用的方法
getNumberWaiting()：获取CyclicBarrier阻塞的线程数量
isBroken()：阻塞线程（一个或多个）是否被中断
reset()：重置CyclicBarrier
举个例子：
public class CyclicBarriarExapmle {
private Map map = new ConcurrentHashMap<>();
CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(10, ()->{
//线程全部到达屏障后，执行的任务
System.out.println("我是线程全部到达屏障后，执行的任务");
int result = 0;
for(Map.Entry entry : map.entrySet()){
result += entry.getValue();
}
System.out.println("最终计算结果：" + result);
});
private void calculate(){
for(int i = 0; i < 10; i++){
final int j = i;
new Thread(()->{
//执行计算，假如计算结果是，计算完成后，放入map中
System.out.println("当前计算结果：" + j);
map.put(Thread.currentThread().getName(), j);
try {
barrier.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (BrokenBarrierException e) {
e.printStackTrace();
}
}).start();
}
}
public static void main(String[] args){
CyclicBarriarExapmle exapmle = new CyclicBarriarExapmle();
exapmle.calculate();
}
}
程序最终输出：
当前计算结果：1
当前计算结果：4
当前计算结果：3
当前计算结果：2
当前计算结果：6
当前计算结果：0
当前计算结果：7
当前计算结果：5
当前计算结果：8
当前计算结果：9
我是线程全部到达屏障后，执行的任务
最终计算结果：45
CountDownLatch与CyclicBarrier的区别：二者都可以用来让一组线程等待其他线程，但CyclicBarrier功能更强大，可以重复使用，并可以设置优先任务。
Semaphore
- 作用：控制同时访问特定资源的线程数量，进行流量控制
- 使用：①创建Semaphore，根据资源特性，指定可以同时访问该资源的线程数量；②在具体使用资源的时候，首先从Semaphore获取许可证，使用完资源之后，释放资源
- 值得注意的是：在一个线程release之前，并不一定要acquire。可以根据程序需要，自行控制。
/**
* Releases a permit, returning it to the semaphore.
*
* Releases a permit, increasing the number of available permits by
* one. If any threads are trying to acquire a permit, then one is
* selected and given the permit that was just released. That thread
* is (re)enabled for thread scheduling purposes.
*
*
There is no requirement that a thread that releases a permit must
* have acquired that permit by calling {@link #acquire}.
* Correct usage of a semaphore is established by programming convention
* in the application.
*/
public void release() {
sync.releaseShared(1);
}
举个例子：
public class SemaphoreExample {
private Semaphore semaphore = new Semaphore(10);
private Executor executor = Executors.newFixedThreadPool(30);
public void calculate(){
for(int i = 0; i < 30; i++){
executor.execute(()->{
try {
//获取许可证
semaphore.acquire();
//执行计算
System.out.println("使用资源，执行任务");
//释放许可证
semaphore.release();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
});
}
}
}
Exchanger
- 作用：线程间数据交换，它提供一个同步点，两个线程可以交换彼此的数据，这两个线程通过exchange()方法交换数据，如果第一个线程先执行该方法，它会一直等待第二个线程也执行该方法，当两个线程都到达同步点的时候，这两个线程就可以交换数据。
public class ExchangerExample {
public static void main(String[] args){
Exchanger exchanger = new Exchanger<>();
new Thread(()->{
String resultOne = "A";
try {
String exchangeResult = exchanger.exchange(resultOne);
System.out.println("我的计算结果是：" + resultOne + "，与我交换数据的那个线程计算的结果是：" + exchangeResult);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}).start();
new Thread(()->{
String resultTwo = "B";
try {
String exchangeResult = exchanger.exchange(resultTwo);
System.out.println("我的计算结果是：" + resultTwo + "，与我交换数据的那个线程计算的结果是：" + exchangeResult);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}).start();
}
}
参考
《Java并发编程的艺术》，有适当更改
20171219更新：增加对Semaphore的release方法的解释。