java並發：線程同步機制之計數器&Exechanger，java計數器

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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務，然後在閉鎖上等待的線程就可以恢複執行任務。

CountDownLatch中主要方法如下：

　　public CountDownLatch(int count)，建構函式中的count（計數器）實際上就是閉鎖需要等待的線程數量，這個值只能被設定一次，而且CountDownLatch沒有提供任何機制去重新設定這個計數值。

 　　public void countDown()，每調用一次這個方法，在建構函式中初始化的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樣本

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，可以查看下面的幾篇文章

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樣本

應用情境：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。

樣本：

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：在這個樣本中，構造CyclicBarrier時，傳入了內部類TotalTask（TotalTask繼承了Thread，是Runnable的實現）的執行個體對象，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的計數器無法被重設；而CyclicBarrier的計數器可以被重設後使用，因此它被稱為是迴圈的barrier。

 

 

第三節 Semaphore

（1）初識Semaphore

　　Java中的Semaphore用於線上程間傳遞訊號，從概念上講，訊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。訊號量常常用於多線程的代碼中，比如資料庫連接池。

 

（2）Semaphore樣本

情境：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("使用者"+no+"串連上了:");                        Thread.sleep(300L);                        semaphore.acquire();//擷取接下去執行的許可                        System.out.println("使用者"+no+"開始訪問背景程式...");                        Thread.sleep(1000L);//模仿使用者訪問服務過程                        semaphore.release();//釋放允許下一個線程訪問進入後台                        System.out.println("使用者"+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：

使用者1串連上了:使用者3串連上了:使用者4串連上了:使用者2串連上了:使用者0串連上了:使用者5串連上了:使用者7串連上了:Main thread end!使用者6串連上了:使用者8串連上了:使用者9串連上了:使用者3開始訪問背景程式...使用者4開始訪問背景程式...使用者2開始訪問背景程式...使用者4訪問結束。使用者3訪問結束。使用者7開始訪問背景程式...使用者0開始訪問背景程式...使用者8開始訪問背景程式...使用者2訪問結束。使用者5開始訪問背景程式...使用者0訪問結束。使用者7訪問結束。使用者1開始訪問背景程式...使用者8訪問結束。使用者6開始訪問背景程式...使用者1訪問結束。使用者9開始訪問背景程式...使用者5訪問結束。使用者6訪問結束。使用者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，下面簡單描述一下Exechanger，看看Exchanger的應用情境：

注意：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）交換資料

 

（2）Exechanger樣本

            

 

（3）參考資料

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