java併發:線程同步機制之計數器&Exechanger

来源:http://www.cnblogs.com/studyLog-share/archive/2016/04/15/5296449.html
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第一節 CountDownLatch (1)初識CountDownLatch (2)詳述CountDownLatch CountDownLatch是通過一個計數器來實現的,計數器的初始值為線程的數量。每當一個線程完成了自己的任務後,計數器的值就會減1,當計數器值到達0時,它表示所有的線程已經完成了任 ...


第一節 CountDownLatch

(1)初識CountDownLatch

 

(2)詳述CountDownLatch

  CountDownLatch是通過一個計數器來實現的,計數器的初始值為線程的數量。每當一個線程完成了自己的任務後,計數器的值就會減1,當計數器值到達0時,它表示所有的線程已經完成了任務,然後在閉鎖上等待的線程就可以恢復執行任務。

CountDownLatch中主要方法如下:

  public CountDownLatch(int count),構造函數中的count(計數器)實際上就是閉鎖需要等待的線程數量,這個值只能被設置一次,而且CountDownLatch沒有提供任何機制去重新設置這個計數值。

   public void countDown(),每調用一次這個方法,在構造函數中初始化的count值就減1,通知機制是此方法來完成的。

   public void await() throws InterruptedException,調用此方法的當前線程會一直阻塞,直到計時器的值為0。

 

(3)CountDownLatch示例

package com.test;

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

public class CountDownLatchDemo{
    
    public static void main(String args[]) throws Exception{
        CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3);
        Worker worker1 = new Worker("Jack 程式員1",latch);
        Worker worker2 = new Worker("Rose 程式員2",latch);
        Worker worker3 = new Worker("Json 程式員3",latch);
        worker1.start();
        worker2.start();
        worker3.start();
        
        latch.await();
        System.out.println("Main thread end!");
    }
    
    static class Worker extends Thread {
        private String workerName;
        private CountDownLatch latch;
        public Worker(String workerName,CountDownLatch latch) {
            this.workerName = workerName;
            this.latch = latch;
        }
        @Override
        public void run() {
            try {
                System.out.println("Worker:"+workerName +" is begin.");
                Thread.sleep(1000L);
                System.out.println("Worker:"+workerName +" is end.");
            } catch (InterruptedException e) {
                // TODO Auto-generated catch block
                e.printStackTrace();
            }//模仿幹活;
            latch.countDown();
        }
    }
}

上述程式運行結果如下:

Worker:Rose 程式員2 is begin.
Worker:Json 程式員3 is begin.
Worker:Jack 程式員1 is begin.
Worker:Jack 程式員1 is end.
Worker:Json 程式員3 is end.
Worker:Rose 程式員2 is end.
Main thread end!

從結果上可以看出,MainThread執行到latch.await();處會阻塞在該處,直到三個線程均完成的時候MainThread才會繼續往下執行 

 

(4)參考資料

本小節只是簡單描述了CountDownLatch的使用方式等,欲瞭解其實現機制,可以查看下麵的幾篇文章

A、http://blog.itpub.net/30024515/viewspace-1432825/

B、http://www.tuicool.com/articles/mQnAfq

 

第二節 CyclicBarrier

(1)初識CyclicBarrier

 

(2)CyclicBarrier示例

應用場景:在某種需求中,比如一個大型的任務,常常需要分配很多子任務去執行,只有當所有子任務都執行完成時候,才能執行主任務,這時候就可以選擇CyclicBarrier了。

示例:

package com.test;
import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
public class CyclicBarrierDemo{
    
    public static void main(String args[]) throws Exception{
        
        CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(3,new TotalTask());
        
        BillTask worker1 = new BillTask("111",barrier);
        BillTask worker2 = new BillTask("222",barrier);
        BillTask worker3 = new BillTask("333",barrier);
        worker1.start();
        worker2.start();
        worker3.start();
        System.out.println("Main thread end!");
    }
    
    static class TotalTask extends Thread {
public void run() {
            System.out.println("所有子任務都執行完了,就開始執行主任務了。");
        }
    }
    
    static class BillTask extends Thread {
        private String billName;
        private CyclicBarrier barrier;
        public BillTask(String workerName,CyclicBarrier barrier) {
            this.billName = workerName;
            this.barrier = barrier;
        }
        @Override
        public void run() {
            try {
                System.out.println("市區:"+billName +"運算開始:");
                Thread.sleep(1000L);//模仿第一次運算;
                System.out.println("市區:"+billName +"運算完成,等待中...");
                barrier.await();//假設一次運算不完,第二次要依賴第一次的運算結果。都到達這個節點之後後面才會繼續執行;
                System.out.println("全部都結束,市區"+billName +"才開始後面的工作。");
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (BrokenBarrierException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    
}

上述程式運行結果如下:

市區:111運算開始:
市區:333運算開始:
Main thread end!
市區:222運算開始:
市區:333運算完成,等待中...
市區:222運算完成,等待中...
市區:111運算完成,等待中...
所有子任務都執行完了,就開始執行主任務了。//這句話是最後到達wait()方法的那個線程執行的
全部都結束,市區111才開始後面的工作。
全部都結束,市區222才開始後面的工作。
全部都結束,市區333才開始後面的工作。

解說:在這個示例中,構造CyclicBarrier時,傳入了內部類TotalTask(TotalTask繼承了Thread,是Runnable的實現)的實例對象,其意義在於:當所有的線程都執行到wait()方法時,它們會一起返回繼續自己的工作,但是最後一個到達wait()方法的線程會執行TotalTask的run()方法;如果在構造構造CyclicBarrier時沒有傳入Runnable的實現對象作為構造參數,則當所有的線程都執行到wait()方法時會直接一起返回繼續自己的工作。

 

(3)CyclicBarrier與CountDownLatch的區別

A、CountDownLatch的作用是允許1或N個線程等待其他線程完成執行;而CyclicBarrier則是允許N個線程相互等待;
B、CountDownLatch的計數器無法被重置;而CyclicBarrier的計數器可以被重置後使用,因此它被稱為是迴圈的barrier。

 

 

第三節 Semaphore

(1)初識Semaphore

  Java中的Semaphore用於線上程間傳遞信號,從概念上講,信號量維護了一個許可集合,Semaphore只對可用的許可進行計數,並採取相應的行動。信號量常常用於多線程的代碼中,比如資料庫連接池。

 

(2)Semaphore示例

場景:假設一個伺服器資源有限,任意某一時刻只允許3個人同時進行訪問,這時一共來了10個人

package com.test;
import java.util.concurrent.Semaphore;
public class SemaphoreDemo{
    
    public static void main(String args[]) throws Exception{
        
        final Semaphore semaphore = new Semaphore(3);//一次只運行3個人進行訪問
        
        for(int i=0;i<10;i++) {
            final int no = i;
            Runnable thread = new Runnable() {
                public void run (){
                    try {
                        System.out.println("用戶"+no+"連接上了:");
                        Thread.sleep(300L);
                        semaphore.acquire();//獲取接下去執行的許可
                        System.out.println("用戶"+no+"開始訪問後臺程式...");
                        Thread.sleep(1000L);//模仿用戶訪問服務過程
                        semaphore.release();//釋放允許下一個線程訪問進入後臺
                        System.out.println("用戶"+no+"訪問結束。");
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            };
            new Thread(thread).start();
        }
        
        System.out.println("Main thread end!");
    }
}

上述代碼運行結果如下:

用戶1連接上了:
用戶3連接上了:
用戶4連接上了:
用戶2連接上了:
用戶0連接上了:
用戶5連接上了:
用戶7連接上了:
Main thread end!
用戶6連接上了:
用戶8連接上了:
用戶9連接上了:
用戶3開始訪問後臺程式...
用戶4開始訪問後臺程式...
用戶2開始訪問後臺程式...
用戶4訪問結束。
用戶3訪問結束。
用戶7開始訪問後臺程式...
用戶0開始訪問後臺程式...
用戶8開始訪問後臺程式...
用戶2訪問結束。
用戶5開始訪問後臺程式...
用戶0訪問結束。
用戶7訪問結束。
用戶1開始訪問後臺程式...
用戶8訪問結束。
用戶6開始訪問後臺程式...
用戶1訪問結束。
用戶9開始訪問後臺程式...
用戶5訪問結束。
用戶6訪問結束。
用戶9訪問結束。

從結果上可以看出來,10個人同時進來,但是只能同時3個人訪問資源,釋放一個允許進來一個

 

(3)參考資料

http://ifeve.com/semaphore/

 

第四節 Exchanger

(1)初識Exchanger

此處的Exechanger與前面描述的幾個同步機制不一樣,前面描述的幾個同步機制均是通過計數器來實現的,下麵簡單描述一下Exechanger,看看Exchanger的應用場景:

註意:從上文描述,我們知道Exchanger用於在成對出現的線程之間(兩個線程共有一個Exchanger)交換數據

 

(2)Exechanger示例

            

 

(3)參考資料

http://www.cnblogs.com/davidwang456/p/4179488.html


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