CountDownLatch、CyclicBarrier和Semaphore在java 1.5中，提供了一些非常有用的辅

在java 1.5中，提供了一些非常有用的辅助类来帮助我们进行并发编程，比如CountDownLatch，CyclicBarrier和Semaphore，今天我们就来学习一下这三个辅助类的用法。

　　以下是本文目录大纲：

　　一.CountDownLatch用法

　　二.CyclicBarrier用法

　　三.Semaphore用法

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一.CountDownLatch用法

　　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：

123 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``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``public void countDown() { }; //将count值减1

　　下面看一个例子大家就清楚CountDownLatch的用法了：

12345678910111213141516171819202122232425262728293031323334353637383940 public class Test {`` public static void main(String[] args) { `` final CountDownLatch latch = new CountDownLatch( 2 );`` new Thread(){`` public void run() {`` try {`` System.out.println( "子线程" +Thread.currentThread().getName()+ "正在执行" );`` Thread.sleep( 3000 );`` System.out.println( "子线程" +Thread.currentThread().getName()+ "执行完毕" );`` latch.countDown();`` } catch (InterruptedException e) {`` e.printStackTrace();`` }`` };`` }.start();`` new Thread(){`` public void run() {`` try {`` System.out.println( "子线程" +Thread.currentThread().getName()+ "正在执行" );`` Thread.sleep( 3000 );`` System.out.println( "子线程" +Thread.currentThread().getName()+ "执行完毕" );`` latch.countDown();`` } catch (InterruptedException e) {`` e.printStackTrace();`` }`` };`` }.start();`` try {`` System.out.println( "等待2个子线程执行完毕..." );`` latch.await();`` System.out.println( "2个子线程已经执行完毕" );`` System.out.println( "继续执行主线程" );`` } catch (InterruptedException e) {`` e.printStackTrace();`` }`` }``}

　　执行结果：

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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：

12345	`public` `CyclicBarrier(` `int` parties, Runnable barrierAction) {``} `public` `CyclicBarrier(` `int` parties) {``}

　　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：

12	`public` `int` `await()` `throws` InterruptedException, BrokenBarrierException { };``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。

　　下面举几个例子就明白了：

　　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，此时就可以利用CyclicBarrier了：

1234567891011121314151617181920212223242526272829 public class Test {`` public static void main(String[] args) {`` int N = 4 ;`` CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(N);`` for ( int i= 0 ;i<N;i++)`` new Writer(barrier).start();`` }`` static class Writer extends Thread{`` private CyclicBarrier cyclicBarrier;`` public Writer(CyclicBarrier cyclicBarrier) {`` this .cyclicBarrier = cyclicBarrier;`` } @Override`` public void run() {`` System.out.println( "线程" +Thread.currentThread().getName()+ "正在写入数据..." );`` try {`` Thread.sleep( 5000 ); //以睡眠来模拟写入数据操作`` System.out.println( "线程" +Thread.currentThread().getName()+ "写入数据完毕，等待其他线程写入完毕" );`` cyclicBarrier.await();`` } catch (InterruptedException e) {`` e.printStackTrace();`` } catch (BrokenBarrierException e){`` e.printStackTrace();`` }`` System.out.println( "所有线程写入完毕，继续处理其他任务..." );`` }`` }``}

　　执行结果：

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　　从上面输出结果可以看出，每个写入线程执行完写数据操作之后，就在等待其他线程写入操作完毕。

　　当所有线程线程写入操作完毕之后，所有线程就继续进行后续的操作了。

　　如果说想在所有线程写入操作完之后，进行额外的其他操作可以为CyclicBarrier提供Runnable参数：

1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435 public class Test {`` public static void main(String[] args) {`` int N = 4 ;`` CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(N, new Runnable() {`` @Override`` public void run() {`` System.out.println( "当前线程" +Thread.currentThread().getName()); `` }`` });`` for ( int i= 0 ;i<N;i++)`` new Writer(barrier).start();`` }`` static class Writer extends Thread{`` private CyclicBarrier cyclicBarrier;`` public Writer(CyclicBarrier cyclicBarrier) {`` this .cyclicBarrier = cyclicBarrier;`` } @Override`` public void run() {`` System.out.println( "线程" +Thread.currentThread().getName()+ "正在写入数据..." );`` try {`` Thread.sleep( 5000 ); //以睡眠来模拟写入数据操作`` System.out.println( "线程" +Thread.currentThread().getName()+ "写入数据完毕，等待其他线程写入完毕" );`` cyclicBarrier.await();`` } catch (InterruptedException e) {`` e.printStackTrace();`` } catch (BrokenBarrierException e){`` e.printStackTrace();`` }`` System.out.println( "所有线程写入完毕，继续处理其他任务..." );`` }`` }``}

　　运行结果：

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　　从结果可以看出，当四个线程都到达barrier状态后，会从四个线程中选择一个线程去执行Runnable。

　　下面看一下为await指定时间的效果：

123456789101112131415161718192021222324252627282930313233343536373839404142434445 public class Test {`` public static void main(String[] args) {`` int N = 4 ;`` CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(N);`` for ( int i= 0 ;i<N;i++) {`` if (i<N- 1 )`` new Writer(barrier).start();`` else {`` try {`` Thread.sleep( 5000 );`` } catch (InterruptedException e) {`` e.printStackTrace();`` }`` new Writer(barrier).start();`` }`` }`` }`` static class Writer extends Thread{`` private CyclicBarrier cyclicBarrier;`` public Writer(CyclicBarrier cyclicBarrier) {`` this .cyclicBarrier = cyclicBarrier;`` } @Override`` public void run() {`` System.out.println( "线程" +Thread.currentThread().getName()+ "正在写入数据..." );`` try {`` Thread.sleep( 5000 ); //以睡眠来模拟写入数据操作`` System.out.println( "线程" +Thread.currentThread().getName()+ "写入数据完毕，等待其他线程写入完毕" );`` try {`` cyclicBarrier.await( 2000 , TimeUnit.MILLISECONDS);`` } catch (TimeoutException e) {`` // TODO Auto-generated catch block`` e.printStackTrace();`` }`` } catch (InterruptedException e) {`` e.printStackTrace();`` } catch (BrokenBarrierException e){`` e.printStackTrace();`` }`` System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "所有线程写入完毕，继续处理其他任务..." );`` }`` }``}

　　执行结果：

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　　上面的代码在main方法的for循环中，故意让最后一个线程启动延迟，因为在前面三个线程都达到barrier之后，等待了指定的时间发现第四个线程还没有达到barrier，就抛出异常并继续执行后面的任务。

　　另外CyclicBarrier是可以重用的，看下面这个例子：

1234567891011121314151617181920212223242526272829303132333435363738394041424344 public class Test {`` public static void main(String[] args) {`` int N = 4 ;`` CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(N);`` for ( int i= 0 ;i<N;i++) {`` new Writer(barrier).start();`` }`` try {`` Thread.sleep( 25000 );`` } catch (InterruptedException e) {`` e.printStackTrace();`` }`` System.out.println( "CyclicBarrier重用" );`` for ( int i= 0 ;i<N;i++) {`` new Writer(barrier).start();`` }`` }`` static class Writer extends Thread{`` private CyclicBarrier cyclicBarrier;`` public Writer(CyclicBarrier cyclicBarrier) {`` this .cyclicBarrier = cyclicBarrier;`` } @Override`` public void run() {`` System.out.println( "线程" +Thread.currentThread().getName()+ "正在写入数据..." );`` try {`` Thread.sleep( 5000 ); //以睡眠来模拟写入数据操作`` System.out.println( "线程" +Thread.currentThread().getName()+ "写入数据完毕，等待其他线程写入完毕" );`` cyclicBarrier.await();`` } catch (InterruptedException e) {`` e.printStackTrace();`` } catch (BrokenBarrierException e){`` e.printStackTrace();`` }`` System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "所有线程写入完毕，继续处理其他任务..." );`` }`` }``}

　　执行结果：

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　　从执行结果可以看出，在初次的4个线程越过barrier状态后，又可以用来进行新一轮的使用。而CountDownLatch无法进行重复使用。

三.Semaphore用法

　　Semaphore翻译成字面意思为信号量，Semaphore可以控同时访问的线程个数，通过 acquire() 获取一个许可，如果没有就等待，而 release() 释放一个许可。

　　Semaphore类位于java.util.concurrent包下，它提供了2个构造器：

123456 public Semaphore( int permits) { //参数permits表示许可数目，即同时可以允许多少线程进行访问`` sync = new NonfairSync(permits);``}``public Semaphore( int permits, boolean fair) { //这个多了一个参数fair表示是否是公平的，即等待时间越久的越先获取许可`` sync = (fair)? new FairSync(permits) : new NonfairSync(permits);``}

　　下面说一下Semaphore类中比较重要的几个方法，首先是acquire()、release()方法：

1234	`public` `void` `acquire()` `throws` `InterruptedException { }` //获取一个许可``public `void` `acquire(` `int` `permits)` `throws` `InterruptedException { }` //获取permits个许可``public `void` `release() { }` //释放一个许可``public `void` `release(` `int` `permits) { }` `//释放permits个许可`

　　acquire()用来获取一个许可，若无许可能够获得，则会一直等待，直到获得许可。

　　release()用来释放许可。注意，在释放许可之前，必须先获获得许可。

　　这4个方法都会被阻塞，如果想立即得到执行结果，可以使用下面几个方法：

1234 public boolean tryAcquire() { }; //尝试获取一个许可，若获取成功，则立即返回true，若获取失败，则立即返回false``public boolean tryAcquire( long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException { }; //尝试获取一个许可，若在指定的时间内获取成功，则立即返回true，否则则立即返回false``public boolean tryAcquire( int permits) { }; //尝试获取permits个许可，若获取成功，则立即返回true，若获取失败，则立即返回false``public boolean tryAcquire( int permits, long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException { }; //尝试获取permits个许可，若在指定的时间内获取成功，则立即返回true，否则则立即返回false

　　另外还可以通过availablePermits()方法得到可用的许可数目。

　　下面通过一个例子来看一下Semaphore的具体使用：

　　假若一个工厂有5台机器，但是有8个工人，一台机器同时只能被一个工人使用，只有使用完了，其他工人才能继续使用。那么我们就可以通过Semaphore来实现：

123456789101112131415161718192021222324252627282930 public class Test {`` public static void main(String[] args) {`` int N = 8 ; //工人数`` Semaphore semaphore = new Semaphore( 5 ); //机器数目`` for ( int i= 0 ;i<N;i++)`` new Worker(i,semaphore).start();`` }`` static class Worker extends Thread{`` private int num;`` private Semaphore semaphore;`` public Worker( int num,Semaphore semaphore){`` this .num = num;`` this .semaphore = semaphore;`` }`` @Override`` public void run() {`` try {`` semaphore.acquire();`` System.out.println( "工人" + this .num+ "占用一个机器在生产..." );`` Thread.sleep( 2000 );`` System.out.println( "工人" + this .num+ "释放出机器" );`` semaphore.release(); `` } catch (InterruptedException e) {`` e.printStackTrace();`` }`` }`` }``}

　　执行结果：

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　　下面对上面说的三个辅助类进行一个总结：

　　1）CountDownLatch和CyclicBarrier都能够实现线程之间的等待，只不过它们侧重点不同：

　　　　CountDownLatch一般用于某个线程A等待若干个其他线程执行完任务之后，它才执行；

　　　　而CyclicBarrier一般用于一组线程互相等待至某个状态，然后这一组线程再同时执行；

　　　　另外，CountDownLatch是不能够重用的，而CyclicBarrier是可以重用的。

　　2）Semaphore其实和锁有点类似，它一般用于控制对某组资源的访问权限。

　　参考资料：

　　《Java编程思想》

　　www.itzhai.com/the-introdu…

　　leaver.me/archives/32…

　　developer.51cto.com/art/201403/…

　　blog.csdn.net/yanhandle/a…

　　blog.csdn.net/cutesource/…

　　www.cnblogs.com/whgw/archiv…

作者：海子

出处： www.cnblogs.com/dolphin0520…

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package com.ixhong.base.thread;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;

public class SemaphoreTest {
   public static void main(String[] args) {
      ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
      final  Semaphore sp = new Semaphore(3);
      for(int i=0;i<10;i++){
         Runnable runnable = new Runnable(){
               public void run(){
               try {
                  sp.acquire();
               } catch (InterruptedException e1) {
                  e1.printStackTrace();
               }
               System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + 
                     "进入，当前已有" + (3-sp.availablePermits()) + "个并发");
               try {
                  Thread.sleep((long)(Math.random()*10000));
               } catch (InterruptedException e) {
                  e.printStackTrace();
               }
               System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + 
                     "即将离开");               
               sp.release();
               //下面代码有时候执行不准确，因为其没有和上面的代码合成原子单元
System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + 
                     "已离开，当前已有" + (3-sp.availablePermits()) + "个并发");               
            }
         };
         service.execute(runnable);       
      }
   }

}

线程pool-1-thread-1进入，当前已有2个并发
线程pool-1-thread-3进入，当前已有3个并发
线程pool-1-thread-2进入，当前已有2个并发
线程pool-1-thread-2即将离开
线程pool-1-thread-2已离开，当前已有2个并发
线程pool-1-thread-4进入，当前已有3个并发
线程pool-1-thread-4即将离开
线程pool-1-thread-4已离开，当前已有2个并发
线程pool-1-thread-5进入，当前已有3个并发
线程pool-1-thread-1即将离开
线程pool-1-thread-1已离开，当前已有2个并发
线程pool-1-thread-6进入，当前已有3个并发
线程pool-1-thread-3即将离开
线程pool-1-thread-3已离开，当前已有2个并发
线程pool-1-thread-7进入，当前已有3个并发
线程pool-1-thread-5即将离开
线程pool-1-thread-5已离开，当前已有3个并发
线程pool-1-thread-8进入，当前已有3个并发
线程pool-1-thread-6即将离开
线程pool-1-thread-6已离开，当前已有2个并发
线程pool-1-thread-9进入，当前已有3个并发
线程pool-1-thread-9即将离开
线程pool-1-thread-9已离开，当前已有2个并发
线程pool-1-thread-10进入，当前已有3个并发
线程pool-1-thread-10即将离开
线程pool-1-thread-10已离开，当前已有2个并发
线程pool-1-thread-7即将离开
线程pool-1-thread-7已离开，当前已有1个并发
线程pool-1-thread-8即将离开
线程pool-1-thread-8已离开，当前已有0个并发

java api中Semaphore(信号量)，用于控制有限资源的并发访问。API也非常好理解，不过有几个需要注意的地方:

Semaphore是纯粹的应用级控制“锁”，使用简单的volitale变量作为信号量信息，通过acquire、release、reduce等显式的可以修改此信号量数字。
它并没有维护任何锁，也不是控制reentrant的，它不会维护信号和thread的关系。
Semaphore的初始值可以为0，甚至可以为负数。对于acquire调用（信号down），它只会比较现在信号值与0的大小关系，如果<=0那么将不能获得授权。
对于release（信号up），只是简单的对信号值进行原子增加，经过多次的release，信号值可以超过初始的阀值。
对于Semaphore(0/-N)的场景，有特殊的使用，这种信号控制，在可以acquire之前，必须经过约定的足够多的release之后才可以被使用。

参考:stackoverflow.com/questions/1…

相关资源：MySQL实战45讲【完结】.rar