Java——多线程高并发系列之JUC三大辅助类（CountDownLatchCyclicBarrierSemaphore）

Posted 2022-01-21 张起灵-小哥

写在前面

JUC 中提供了三种常用的辅助类，通过这些辅助类可以很好的解决线程数量过多时 Lock 锁的频繁操作。这三种辅助类为：

• CountDownLatch: 减少计数
• CyclicBarrier: 循环栅栏
• Semaphore: 信号灯

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1.CountDownLatch

CountDownLatch 类可以设置一个计数器，然后通过 countDown 方法来进行减 1 的操作，使用 await 方法等待计数器不大于 0，然后继续执行 await 方法
之后的语句。

• CountDownLatch 主要有两个方法，当一个或多个线程调用 await 方法时，这些线程会阻塞
• 其它线程调用 countDown 方法会将计数器减 1(调用 countDown 方法的线程不会阻塞)
• 当计数器的值变为 0 时，因 await 方法阻塞的线程会被唤醒，继续执行

场景：5个同学陆续离开教室之后，班长才可以锁门

package test.sub;

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

/**
 * CountDownLatch
 */
public class CountDownLatchDemo 
    //5个同学陆续离开教室之后，班长才可以锁门
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException 
        //创建CountDownLatch对象，设置初始值
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(5);

        //5个同学陆续离开教室
        for (int i = 1; i <= 5; i++) 
            new Thread(() -> 
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "号同学已经离开了教室....");

                //计数-1
                countDownLatch.countDown();
            ,String.valueOf(i)).start();
        

        //如果还有同学没有离开教室，则进行等待；全部离开，则继续向下执行
        countDownLatch.await();

        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 班长最后锁门....");
    

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2.CyclicBarrier

CyclicBarrier 看英文单词可以看出大概就是循环阻塞的意思，在使用中 CyclicBarrier 的构造方法第一个参数是目标障碍数，每次执行 CyclicBarrier 一次障碍数会加一，如果达到了目标障碍数，才会执行 cyclicBarrier.await() 之后的语句。可以将 CyclicBarrier 理解为加 1 操作。

场景: 集齐 7 颗龙珠就可以召唤神龙

package test.sub;

import java.util.concurrent.CyclicBarrier;

/**
 *
 */
public class CyclicBarrierDemo 

    //创建固定值
    private static final int NUMBER = 7;

    public static void main(String[] args) 
        //创建CyclicBarrier对象
        CyclicBarrier cyclicBarrier =
                new CyclicBarrier(NUMBER,() -> 
                    System.out.println("*****集齐7颗龙珠就可以召唤神龙");
                );

        //集齐七颗龙珠过程
        for (int i = 1; i <= 7; i++) 
            new Thread(() -> 
                try 
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 星龙被收集到了");
                    //等待
                    cyclicBarrier.await();
                 catch (Exception e) 
                    e.printStackTrace();
                
            ,String.valueOf(i)).start();
        
    

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3.Semaphore

Semaphore 的构造方法中传入的第一个参数是最大信号量（可以看成最大线程池），每个信号量初始化为一个最多只能分发一个许可证。使用 acquire 方法获得许可证，release 方法释放许可。

场景: 6 辆汽车抢占 3 个停车位。

package test.sub;

import java.util.Random;
import java.util.concurrent.Semaphore;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/**
 * 6辆汽车，停3个车位
 */
public class SemaphoreDemo 
    public static void main(String[] args) 
        //创建Semaphore，设置许可数量（停车位）
        Semaphore semaphore = new Semaphore(3);

        //模拟6辆汽车
        for (int i = 1; i <= 6; i++) 
            new Thread(() -> 
                try 
                    //抢占车位
                    semaphore.acquire();

                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 号汽车抢到了车位....");

                    //设置随机停车时间
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(new Random().nextInt(5));

                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 号汽车 ------ 离开了车位....");
                 catch (Exception e) 
                    e.printStackTrace();
                 finally 
                    //释放车位
                    semaphore.release();
                
            ,String.valueOf(i)).start();