CountDownLatch、CyclicBarrier、Semaphore、Callable、Future 都位于java.util.concurrent包下,其中CountDownLatch、CyclicBarrier和Semaphore属于该包中的tools分支,Callable和Future属于该包中的executer分支。
一.CountDownLatch
CountDownLatch类位于java.util.concurrent包下,利用它可以实现类似计数器的功能。比如有一个任务A,它要等待其他4个任务执行完毕之后才能执行,此时就可以利用CountDownLatch来实现这种功能了。
CountDownLatch类只提供了一个构造器:
1 public CountDownLatch(int count) { }; //参数count为计数值
然后下面这3个方法是CountDownLatch类中最重要的方法:
1 public void await() throws InterruptedException { }; //调用await()方法的线程会被挂起,它会等待直到count值为0才继续执行 2 public boolean await(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException { }; //和await()类似,只不过等待一定的时间后count值还没变为0的话就会继续执行 3 public void countDown() { }; //将count值减1
例子:假如有Thread1、Thread2、Thread3、Thread4四条线程分别统计C、D、E、F四个磁盘的大小,所有线程都统计完毕交给Thread5线程去做汇总,实现代码如下:
1 public class Main { 2 private static CountDownLatch count = new CountDownLatch(4); 3 private static ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(6); 4 public static void main(String args[]) throws InterruptedException { 5 for (int i = 0; i < 4; i++) { 6 int finalI = i; 7 service.execute(() -> { 8 // 模拟任务耗时 9 try { 10 int timer = new Random().nextInt(5); 11 TimeUnit.SECONDS.sleep(timer); 12 System.out.printf("%s时完成磁盘%d的统计任务,耗费%d秒.\n", new Date().toString(), finalI, timer); 13 // 任务完成之后,计数器减一 14 count.countDown(); 15 } catch (InterruptedException e) { 16 e.printStackTrace(); 17 } 18 }); 19 } 20 // 下面语句由主线程调用,故主线程一直被阻塞,直到count的计数器被设置为0 21 count.await(); 22 System.out.printf("%s时全部任务都完成,执行合并计算.\n", new Date().toString()); 23 service.shutdown(); 24 } 25 }
运行结果为:
Fri Aug 19 08:59:44 CST 2016时完成磁盘1的统计任务,耗费0秒. Fri Aug 19 08:59:45 CST 2016时完成磁盘2的统计任务,耗费1秒. Fri Aug 19 08:59:48 CST 2016时完成磁盘0的统计任务,耗费4秒. Fri Aug 19 08:59:48 CST 2016时完成磁盘3的统计任务,耗费4秒. Fri Aug 19 08:59:48 CST 2016时全部任务都完成,执行合并计算.
当问题已经分解为许多部分,每个线程都被分配一部分计算时,CountdownLatch 非常有用。在工作线程结束时,它们将减少计数,协调线程可以在闩锁处等待当前这一批计算结束,然后继续移至下一批计算。
相反地,具有计数 1 的 CountdownLatch 类可以用作"启动大门",来立即启动一组线程;工作线程可以在闩锁处等待,协调线程减少计数,从而立即释放所有工作线程。下例使用两个 CountdownLatche。一个作为启动大门,一个在所有工作线程结束时释放线程。
二.CyclicBarrier用法
字面意思回环栅栏,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。
CyclicBarrier类位于java.util.concurrent包下,CyclicBarrier提供2个构造器:
1 public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) { 2 3 } 4 5 public CyclicBarrier(int parties) { 6 7 }
参数parties指让多少个线程或者任务等待至barrier状态;参数barrierAction为当这些线程都达到barrier状态时会执行的内容。
然后CyclicBarrier中最重要的方法就是await方法,它有2个重载版本:
1 public int await() throws InterruptedException, BrokenBarrierException { }; 2 public int await(long timeout, TimeUnit unit)throws InterruptedException,BrokenBarrierException,TimeoutException { };
第一个版本比较常用,用来挂起当前线程,直至所有线程都到达barrier状态再同时执行后续任务;
第二个版本是让这些线程等待至一定的时间,如果还有线程没有到达barrier状态就直接让到达barrier的线程执行后续任务。
例子:假若有若干个线程都要进行写数据操作,并且只有所有线程都完成写数据操作之后,这些线程才能继续做后面的事情,实现代码如下:
1 public class Test { 2 public static void main(String[] args) { 3 int N = 4; 4 CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(N); 5 for(int i=0;i<N;i++) 6 new Writer(barrier).start(); 7 } 8 static class Writer extends Thread{ 9 private CyclicBarrier cyclicBarrier; 10 public Writer(CyclicBarrier cyclicBarrier) { 11 this.cyclicBarrier = cyclicBarrier; 12 } 13 14 @Override 15 public void run() { 16 System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+"正在写入数据..."); 17 try { 18 Thread.sleep(5000); //以睡眠来模拟写入数据操作 19 System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+"写入数据完毕,等待其他线程写入完毕"); 20 cyclicBarrier.await(); 21 } catch (InterruptedException e) { 22 e.printStackTrace(); 23 }catch(BrokenBarrierException e){ 24 e.printStackTrace(); 25 } 26 System.out.println("所有线程写入完毕,继续处理其他任务..."); 27 } 28 } 29 }
执行结果:
线程Thread-0正在写入数据... 线程Thread-3正在写入数据... 线程Thread-2正在写入数据... 线程Thread-1正在写入数据... 线程Thread-2写入数据完毕,等待其他线程写入完毕 线程Thread-0写入数据完毕,等待其他线程写入完毕 线程Thread-3写入数据完毕,等待其他线程写入完毕 线程Thread-1写入数据完毕,等待其他线程写入完毕 所有线程写入完毕,继续处理其他任务... 所有线程写入完毕,继续处理其他任务... 所有线程写入完毕,继续处理其他任务... 所有线程写入完毕,继续处理其他任务...