一文搞懂四種同步工具類

作者：CoderV的進(jìn)階筆記
來源：juejin.cn/post/6844903958360621064
CountDownLatch
解釋：
CountDownLatch相當(dāng)于一個(gè)門閂，門閂上掛了N把鎖。只有N把鎖都解開的話，門才會(huì)打開。怎么理解呢？我舉一個(gè)賽跑比賽的例子，賽跑比賽中必須等待所有選手都準(zhǔn)備好了，裁判才能開發(fā)令槍。選手才可以開始跑。
CountDownLatch當(dāng)中主要有兩個(gè)方法，一個(gè)是await()會(huì)掛上鎖阻塞當(dāng)前線程，相當(dāng)于裁判站在起始點(diǎn)等待，等待各位選手準(zhǔn)備就緒，一個(gè)是countDown方法用于解鎖，相當(dāng)于選手準(zhǔn)備好了之后調(diào)用countDown方法告訴裁判自己準(zhǔn)備就緒，當(dāng)所有人都準(zhǔn)備好了之后裁判開發(fā)令槍。
代碼：
public?class?TestCountDownLatch?{
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????//?需要等待兩個(gè)線程，所以傳入?yún)?shù)為2
????????CountDownLatch?latch?=?new?CountDownLatch(2);
????????//?該線程運(yùn)行1秒
????????new?Thread(new?Runnable()?{
????????????@Override
????????????public?void?run()?{
????????????????try?{
????????????????????Thread.sleep(1000);
????????????????}?catch?(InterruptedException?e)?{
????????????????????e.printStackTrace();
????????????????}
????????????????System.out.println("1號(hào)選手準(zhǔn)備就緒！用時(shí)1秒！");
????????????????latch.countDown();
????????????}
????????}).start();
????????
????????//?該線程運(yùn)行3秒
????????new?Thread(new?Runnable()?{
????????????@Override
????????????public?void?run()?{
????????????????try?{
????????????????????Thread.sleep(3000);
????????????????}?catch?(InterruptedException?e)?{
????????????????????e.printStackTrace();
????????????????}
????????????????System.out.println("2號(hào)選手準(zhǔn)備就緒！用時(shí)3秒！");
????????????????latch.countDown();
????????????}
????????}).start();
????????
????????try?{
????????????System.out.println("請(qǐng)1號(hào)選手和2號(hào)選手各就各位！");
????????????//?主線程在此等待兩個(gè)線程執(zhí)行完畢之后繼續(xù)執(zhí)行
????????????latch.await();
????????}?catch?(InterruptedException?e)?{
????????????e.printStackTrace();
????????}
????????//?兩個(gè)線程執(zhí)行完畢后，主線程恢復(fù)運(yùn)行
????????System.out.println("裁判發(fā)槍，1號(hào)選手和2號(hào)選手開跑！");
????}
}
運(yùn)行結(jié)果：
請(qǐng)1號(hào)選手和2號(hào)選手各就各位！
1號(hào)選手準(zhǔn)備就緒！用時(shí)1秒！
2號(hào)選手準(zhǔn)備就緒！用時(shí)3秒！
裁判發(fā)槍，1號(hào)選手和2號(hào)選手開跑！
如果去掉CountDownLatch的效果呢？運(yùn)行結(jié)果就會(huì)變成如下：
請(qǐng)1號(hào)選手和2號(hào)選手各就各位！
裁判發(fā)槍，1號(hào)選手和2號(hào)選手開跑！
1號(hào)選手準(zhǔn)備就緒！用時(shí)1秒！
2號(hào)選手準(zhǔn)備就緒！用時(shí)3秒！
裁判就會(huì)在選手還未準(zhǔn)備就緒的時(shí)候開發(fā)令槍，這就亂套了。
其實(shí)CountDownLatch一個(gè)最簡(jiǎn)單的用處就是計(jì)算多線程執(zhí)行完畢時(shí)的時(shí)間。像剛才的例子當(dāng)中兩個(gè)線程并行執(zhí)行了共花費(fèi)了3秒鐘。
CyclicBarrier
解釋：
CyclicBarrier就像一個(gè)柵欄，將各個(gè)線程攔住。Cyclic是循環(huán)的英文，表明該工具可以進(jìn)行循環(huán)使用。CyclicBarrier(N)的構(gòu)造參數(shù)表明該一共有幾個(gè)線程需要互相等待。它相當(dāng)于N個(gè)選手約定進(jìn)行多次比賽，每次比賽完都要在起跑點(diǎn)互相等待。
讀者可能會(huì)馬上疑惑這不是和CountDownLatch一樣嗎？不一樣。因?yàn)镃ountDownLatch是裁判等待選手，是調(diào)用await()方法的線程，等待調(diào)用countDown()方法的各個(gè)線程。而CyclicBarrier是選手等待選手，是調(diào)用await()方法的線程互相等待，等待其他線程都運(yùn)行好之后，再開始下一輪運(yùn)行。
我們舉一個(gè)例子，兩個(gè)選手進(jìn)行比賽，一共進(jìn)行三輪比賽。
代碼：
public?class?TestCyclicBarrier?{
????//?1號(hào)選手跑的輪數(shù)
????public?static?int?countA?=?1;
????//?2號(hào)選手跑的輪數(shù)
????public?static?int?countB?=?1;
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????//?填入2,代表2個(gè)線程互相等待
????????CyclicBarrier?barrier?=?new?CyclicBarrier(2);

????????new?Thread(new?Runnable()?{
????????????@Override
????????????public?void?run()?{
????????????????//?一共跑三輪
????????????????for?(int?i?=?0;?i?3;?i++)?{
????????????????????System.out.println("1號(hào)選手開始跑！當(dāng)前第"?+?countA++?+?"輪比賽！");
????????????????????//?1號(hào)選手跑得慢，每次跑三秒
????????????????????try?{
????????????????????????Thread.sleep(3000);
????????????????????}?catch?(InterruptedException?e)?{
????????????????????????e.printStackTrace();
????????????????????}
????????????????????try?{
????????????????????????System.out.println("1號(hào)選手抵達(dá)終點(diǎn)！");
????????????????????????//?調(diào)用等待方法，在此等待其他選手
????????????????????????barrier.await();
????????????????????}?catch?(InterruptedException?e)?{
????????????????????????e.printStackTrace();
????????????????????}?catch?(BrokenBarrierException?e)?{
????????????????????????e.printStackTrace();
????????????????????}
????????????????}
????????????}
????????}).start();


????????new?Thread(new?Runnable()?{
????????????@Override
????????????public?void?run()?{
????????????????//?一共等待三輪
????????????????for?(int?i?=?0;?i?3;?i++)?{
????????????????????System.out.println("2號(hào)選手開始跑！當(dāng)前第"?+?countB++?+?"輪比賽！");
????????????????????try?{
????????????????????????Thread.sleep(1000);
????????????????????}?catch?(InterruptedException?e)?{
????????????????????????e.printStackTrace();
????????????????????}
????????????????????try?{
????????????????????????System.out.println("2號(hào)選手抵達(dá)終點(diǎn)！");
????????????????????????//?調(diào)用等待方法，在此等待其他選手
????????????????????????barrier.await();
????????????????????}?catch?(InterruptedException?e)?{
????????????????????????e.printStackTrace();
????????????????????}?catch?(BrokenBarrierException?e)?{
????????????????????????e.printStackTrace();
????????????????????}
????????????????}
????????????}
????????}).start();
????}

}
運(yùn)行結(jié)果:
1號(hào)選手開始跑！當(dāng)前第1輪比賽！
2號(hào)選手開始跑！當(dāng)前第1輪比賽！
2號(hào)選手抵達(dá)終點(diǎn)！
1號(hào)選手抵達(dá)終點(diǎn)！
1號(hào)選手開始跑！當(dāng)前第2輪比賽！
2號(hào)選手開始跑！當(dāng)前第2輪比賽！
2號(hào)選手抵達(dá)終點(diǎn)！
1號(hào)選手抵達(dá)終點(diǎn)！
1號(hào)選手開始跑！當(dāng)前第3輪比賽！
2號(hào)選手開始跑！當(dāng)前第3輪比賽！
2號(hào)選手抵達(dá)終點(diǎn)！
1號(hào)選手抵達(dá)終點(diǎn)！
每輪比賽1號(hào)選手和2號(hào)選手都會(huì)回到起跑線互相等待，再開啟下一輪比賽。
搜索公眾號(hào)互聯(lián)網(wǎng)架構(gòu)師后臺(tái)回復(fù)“2T”，獲取一份驚喜禮包。
如果不加CyclicBarrier呢？
1號(hào)選手開始跑！當(dāng)前第1輪比賽！
2號(hào)選手開始跑！當(dāng)前第1輪比賽！
2號(hào)選手抵達(dá)終點(diǎn)！
2號(hào)選手開始跑！當(dāng)前第2輪比賽！
2號(hào)選手抵達(dá)終點(diǎn)！
2號(hào)選手開始跑！當(dāng)前第3輪比賽！
1號(hào)選手抵達(dá)終點(diǎn)！
1號(hào)選手開始跑！當(dāng)前第2輪比賽！
2號(hào)選手抵達(dá)終點(diǎn)！
1號(hào)選手抵達(dá)終點(diǎn)！
1號(hào)選手開始跑！當(dāng)前第3輪比賽！
1號(hào)選手抵達(dá)終點(diǎn)！
此時(shí)2號(hào)選手就直接跑完三輪比賽，不等1號(hào)選手了。
Semaphore
Semaphore英文的字面意思是信號(hào)量。它的工作機(jī)制是每個(gè)線程想要獲取運(yùn)行的機(jī)會(huì)的話，都必須獲取到信號(hào)量。acquire()方法阻塞的獲取信號(hào)量，release()釋放信號(hào)量。
舉個(gè)例子，假設(shè)我們?nèi)サ鲜磕嵊瓮妫堑鲜磕釗?dān)心游客很多的話，影響大家的游玩體驗(yàn)，于是規(guī)定每個(gè)小時(shí)只能賣出兩張門票。這樣就可以控制在游樂園當(dāng)中的游客數(shù)量了。
代碼：
public?class?TestSemaphore?{

????public?static?void?main(String[]?args)?{

????????Semaphore?semaphore?=?new?Semaphore(0);
????????System.out.println("顧客在售票處等候中");
????????new?Thread(new?Runnable()?{
????????????@Override
????????????public?void?run()?{
????????????????for?(;?;?)?{
????????????????????try?{
????????????????????????Thread.sleep(500);
????????????????????????//?等待出票
????????????????????????semaphore.acquire();
????????????????????????System.out.println("顧客拿到門票入場(chǎng)！");
????????????????????}?catch?(InterruptedException?e)?{
????????????????????????e.printStackTrace();
????????????????????}
????????????????}
????????????}
????????}).start();

????????new?Thread(new?Runnable()?{
????????????@Override
????????????public?void?run()?{

????????????????for?(int?i?=?0;?i?3;?i++)?{
????????????????????try?{
????????????????????????//?等待一小時(shí)再發(fā)門票
????????????????????????Thread.sleep(1000);
????????????????????}?catch?(InterruptedException?e)?{
????????????????????????e.printStackTrace();
????????????????????}

????????????????????//?一次性發(fā)出兩張門票
????????????????????System.out.println("售票處第"?+?(i?+?1)?+?"小時(shí)售出兩張票！");
????????????????????semaphore.release();
????????????????????semaphore.release();
????????????????}
????????????}
????????}).start();

????????System.out.println("售票處開始售票！");
????}
}
運(yùn)行結(jié)果：
顧客在售票處等候中...
售票處開始售票！
售票處第1小時(shí)售出兩張票！
顧客拿到門票入場(chǎng)！
顧客拿到門票入場(chǎng)！
售票處第2小時(shí)售出兩張票！
顧客拿到門票入場(chǎng)！
顧客拿到門票入場(chǎng)！
售票處第3小時(shí)售出兩張票！
顧客拿到門票入場(chǎng)！
顧客拿到門票入場(chǎng)！
Exchanger
解釋：
Exchanger提供了讓兩個(gè)線程互相交換數(shù)據(jù)的同步點(diǎn)。Exchanger有點(diǎn)像2個(gè)線程的CyclicBarrier，線程之間都是互相等待，區(qū)別在于Exchanger多了交換的操作。
舉個(gè)例子好比以前玩網(wǎng)游的時(shí)候，買家和賣家必須走到地圖上同一地點(diǎn)面對(duì)面進(jìn)行交易一樣，一手交錢一手交裝備。
代碼：
public?class?TestExchanger?{
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????Exchanger?exchanger?=?new?Exchanger<>();
????????
????????new?Thread(new?Runnable()?{
????????????@Override
????????????public?void?run()?{
????????????????String?weapon?=?"裝備";
????????????????System.out.println("我是賣家，我?guī)е??+?weapon?+?"過來了！");
????????????????try?{
????????????????????Thread.sleep(2000);
????????????????}?catch?(InterruptedException?e)?{
????????????????????e.printStackTrace();
????????????????}
????????????????System.out.println("賣家到達(dá)地圖上交易地點(diǎn)");
????????????????try?{
????????????????????System.out.println("我是賣家，換回了"?+?exchanger.exchange(weapon));
????????????????}?catch?(InterruptedException?e)?{
????????????????????e.printStackTrace();
????????????????}

????????????}
????????}).start();

????????new?Thread(new?Runnable()?{
????????????@Override
????????????public?void?run()?{
????????????????String?money?=?"一萬游戲幣";
????????????????System.out.println("我是買家，我?guī)е??+?money?+?"過來了");
????????????????try?{
????????????????????Thread.sleep(4000);
????????????????}?catch?(InterruptedException?e)?{
????????????????????e.printStackTrace();
????????????????}
????????????????System.out.println("買家到達(dá)地圖上交易地點(diǎn)");
????????????????try?{
????????????????????System.out.println("我是買家，換回了"?+?exchanger.exchange(money));
????????????????}?catch?(InterruptedException?e)?{
????????????????????e.printStackTrace();
????????????????}

????????????}
????????}).start();
????}
運(yùn)行結(jié)果：
我是賣家，我?guī)еb備過來了！
我是買家，我?guī)е蝗f游戲幣過來了
賣家達(dá)到交易地點(diǎn)
買家到達(dá)交易地點(diǎn)
我是買家，換回了裝備
我是賣家，換回了一萬游戲幣

PS：如果覺得我的分享不錯(cuò)，歡迎大家隨手點(diǎn)贊、轉(zhuǎn)發(fā)、在看。