Java并发包中的线程同步器
10.1CountDownLatch
计数器
new CountDownLatch(2)
countDownLatch.countDown(); //-1 countDownLatch.await();//当计数器为0时返回
和join之间的区别
不用等到子进程全部执行完毕之后再返回
是基于AQS实现的
AQS中的state用来计数了
void await()方法
阻塞调用线程，当计数器值为0时，返回咯
void await(long timeout, TimeUnit unit)
当计数器为0时返回；或者timeoout之后
void countDown()
state减1 tryReleaseShared()
void getCount()
获取当前的state值
小结
- 比join方法灵活实现线程同步
- CountDownLatch使用AQS实现
- 初始化CountDownLatch时设置状态值，当多个线程调用countdown方法时实际是原子性递减AQS的状态值。
- 当线程调用await方法后当前线程会被放入AQS的阻塞队列等待计数器0再返回。其他线程调用countdown方法让计数器递减1，当计数器值变为0时，当前线程还要调用AQS的doReleaseShared方法来激活由于调用await()方法而被阻塞的线程
CyclicBarrier回环屏障
CountDownLatch的计数器是一次性的
CyclicBarrier：回环屏障，它可以让一组线程全部达到一个状态后再全部同时执行。这里之所以叫作回环是因为当所有等待线程执行完毕，并重置CyclicBarrier的状态后它可以被重用。
import java.util.concurrent.BrokenBarrierException; import java.util.concurrent.CyclicBarrier; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; public class CycleBarrierTest { private static CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(2, new Runnable() { @Override public void run() { System.out.println(Thread.currentThread() + "task1 merge result"); } }); public static void main(String[] args) { ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(2); executorService.submit(new Runnable() { @Override public void run() { System.out.println("one in"); try { cyclicBarrier.await(); System.out.println("one out"); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } catch (BrokenBarrierException e) { e.printStackTrace(); } } }); executorService.submit(new Runnable() { @Override public void run() { System.out.println("two in"); try { cyclicBarrier.await(); System.out.println("two out"); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } catch (BrokenBarrierException e) { e.printStackTrace(); } } }); executorService.shutdown(); } /** * one in * two in * Thread[pool-1-thread-2,5,main]task1 merge result * two out * one out */ }
创建了一个CyclicBarrier对象，其中第一个参数为计数器初始值，第二个参数Runable是当计数器值为0时需要执行的任务。 当第一个线程调用await方法时，计数器减1，第二个线程调用await方法时，减1。如果当前cyclicBarrier中的计数值不等于0时，就线程12都锁住
当cyclicBarrier的值等于0时，才会去执行线程12的任务。然后cyclicBarrier被重置。
实现原理探究
- CyclicBarrier基于独占锁实现，本质底层还是基于AQS
- parties用来记录需要的线程个数，表示有多少个线程调用了await
- count一开始等于parties，每当一个线程await了，就递减1，等于0的时候就突破了内存屏障。然后重新赋值count
int await()方法
等待，阻塞；或者异常退出
Boolean await(long timeout, TimeUnit unit)
等待一定的时间后，如果没有突破屏障，也会返回
int dowait(boolean timed, long nanos)
如果count == 0了，先执行CyclicBarrier自己的方法，再那唤醒所有的trip条件变量的阻塞进程，
如果count != 0 也没有设置等待，那就直接把线程放进阻塞队列，当前会被挂起并释放lock锁。如果当前线程设置了超时时间，被放进条件变量trip的阻塞队列，不过过段时间后会自动返回
小结
CycleBarrier可以复用
Semaphore
内部计数器是递增，并且在一开始初始化Semaphore时可以指定一个初始值，但是并不需要直到需要同步的线程个数，而是在需要同步的地方调用acquire方法时指定需要同步的线程个数。
import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; import java.util.concurrent.Semaphore; public class SemaphoreTest { private static Semaphore semaphore = new Semaphore(0); public static void main(String[] args) { ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(2); executorService.submit(new Runnable() { @Override public void run() { System.out.println(Thread.currentThread() + "start"); semaphore.release(); System.out.println(Thread.currentThread() + "over"); } }); executorService.submit(new Runnable() { @Override public void run() { System.out.println(Thread.currentThread() + "start"); semaphore.release(); System.out.println(Thread.currentThread() + "over"); } }); try { semaphore.acquire(2); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("all child thread over"); executorService.shutdown(); } /** * Thread[pool-1-thread-1,5,main]start * Thread[pool-1-thread-1,5,main]over * Thread[pool-1-thread-2,5,main]start * Thread[pool-1-thread-2,5,main]over * all child thread over */ }
阻塞当前main线程，当信号量到达release和初始化值之和时，才能解封当前线程。
实现原理探究
- AQS实现
- 可以创建Semaphore的时候指定是否公平
- 用state值表示当前持有的信号量个数
void acquire()方法
当前线程调用该方法的目的是希望获取一个信号量资源。如果当前信号量个数大于0，则当前信号量的计数会减1，然后该方法直接返回。否则如果当前信号量个数等于0，则当前线程会被放入AQS的阻塞队列。或者中断线程。
当然有公平的实现和非公平的实现；
void acquire(int permits)方法
获取多个信号量的值，满足就唤醒执行，不满足就不执行呗。
void acquireUninterruptibly()方法
不响应中断
void acquireUninterruptibly(int permits)方法
获取指定个数
不响应中断
void release()方法
增加一个信号量，就是state + 1
void release(int permits)方法
释放多个信号量
小结
Semaphore的计数器是不可以自动重置的。通过变相改变acquire的参数实现CycleBarrier的功能。AQS实现。
总结
- 首先CountDownlatch通过计数器提供更灵活的控制，只要控制到计数器值为0，就可以往下执行。
- CyclicBarrier也可以达到CountDownLatch的效果，但是可以复用
- Semaphore采用信号递增策略，一开始并不需要关心同步的线程个数，只需要指定acquire的个数就行，并且提供信号量的公平策略和非公平策略。
