一文搞懂四種同步工具類

CountDownLatch

解釋：

CountDownLatch相當于一個門閂，門閂上掛了N把鎖。只有N把鎖都解開的話，門才會打開。怎么理解呢？我舉一個賽跑比賽的例子，賽跑比賽中必須等待所有選手都準備好了，裁判才能開發(fā)令槍。選手才可以開始跑。

CountDownLatch當中主要有兩個方法，一個是await()會掛上鎖阻塞當前線程，相當于裁判站在起始點等待，等待各位選手準備就緒，一個是countDown方法用于解鎖，相當于選手準備好了之后調用countDown方法告訴裁判自己準備就緒，當所有人都準備好了之后裁判開發(fā)令槍。

代碼：

public?class?TestCountDownLatch?{
????public?static?void?main(String[]?args)?{
????????//?需要等待兩個線程，所以傳入參數(shù)為2
????????CountDownLatch?latch?=?new?CountDownLatch(2);
????????//?該線程運行1秒
????????new?Thread(new?Runnable()?{
????????????@Override
????????????public?void?run()?{
????????????????try?{
????????????????????Thread.sleep(1000);
????????????????}?catch?(InterruptedException?e)?{
????????????????????e.printStackTrace();
????????????????}
????????????????System.out.println("1號選手準備就緒！用時1秒！");
????????????????latch.countDown();
????????????}
????????}).start();
????????
????????//?該線程運行3秒
????????new?Thread(new?Runnable()?{
????????????@Override
????????????public?void?run()?{
????????????????try?{
????????????????????Thread.sleep(3000);
????????????????}?catch?(InterruptedException?e)?{
????????????????????e.printStackTrace();
????????????????}
????????????????System.out.println("2號選手準備就緒！用時3秒！");
????????????????latch.countDown();
????????????}
????????}).start();
????????
????????try?{
????????????System.out.println("請1號選手和2號選手各就各位！");
????????????//?主線程在此等待兩個線程執(zhí)行完畢之后繼續(xù)執(zhí)行
????????????latch.await();
????????}?catch?(InterruptedException?e)?{
????????????e.printStackTrace();
????????}
????????//?兩個線程執(zhí)行完畢后，主線程恢復運行
????????System.out.println("裁判發(fā)槍，1號選手和2號選手開跑！");
????}
}

運行結果：

請1號選手和2號選手各就各位！
1號選手準備就緒！用時1秒！
2號選手準備就緒！用時3秒！
裁判發(fā)槍，1號選手和2號選手開跑！

如果去掉CountDownLatch的效果呢？運行結果就會變成如下：

請1號選手和2號選手各就各位！
裁判發(fā)槍，1號選手和2號選手開跑！
1號選手準備就緒！用時1秒！
2號選手準備就緒！用時3秒！

裁判就會在選手還未準備就緒的時候開發(fā)令槍，這就亂套了。
其實CountDownLatch一個最簡單的用處就是計算多線程執(zhí)行完畢時的時間。像剛才的例子當中兩個線程并行執(zhí)行了共花費了3秒鐘。

CyclicBarrier

解釋：

CyclicBarrier就像一個柵欄，將各個線程攔住。Cyclic是循環(huán)的英文，表明該工具可以進行循環(huán)使用。CyclicBarrier(N)的構造參數(shù)表明該一共有幾個線程需要互相等待。它相當于N個選手約定進行多次比賽，每次比賽完都要在起跑點互相等待。

讀者可能會馬上疑惑這不是和CountDownLatch一樣嗎？不一樣。因為CountDownLatch是裁判等待選手，是調用await()方法的線程，等待調用countDown()方法的各個線程。而CyclicBarrier是選手等待選手，是調用await()方法的線程互相等待，等待其他線程都運行好之后，再開始下一輪運行。

我們舉一個例子，兩個選手進行比賽，一共進行三輪比賽。

代碼：

public?class?TestCyclicBarrier?{
????//?1號選手跑的輪數(shù)
????public?static?int?countA?=?1;
????//?2號選手跑的輪數(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號選手開始跑！當前第"?+?countA++?+?"輪比賽！");
????????????????????//?1號選手跑得慢，每次跑三秒
????????????????????try?{
????????????????????????Thread.sleep(3000);
????????????????????}?catch?(InterruptedException?e)?{
????????????????????????e.printStackTrace();
????????????????????}
????????????????????try?{
????????????????????????System.out.println("1號選手抵達終點！");
????????????????????????//?調用等待方法，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號選手開始跑！當前第"?+?countB++?+?"輪比賽！");
????????????????????try?{
????????????????????????Thread.sleep(1000);
????????????????????}?catch?(InterruptedException?e)?{
????????????????????????e.printStackTrace();
????????????????????}
????????????????????try?{
????????????????????????System.out.println("2號選手抵達終點！");
????????????????????????//?調用等待方法，在此等待其他選手
????????????????????????barrier.await();
????????????????????}?catch?(InterruptedException?e)?{
????????????????????????e.printStackTrace();
????????????????????}?catch?(BrokenBarrierException?e)?{
????????????????????????e.printStackTrace();
????????????????????}
????????????????}
????????????}
????????}).start();
????}

}

運行結果:

1號選手開始跑！當前第1輪比賽！
2號選手開始跑！當前第1輪比賽！
2號選手抵達終點！
1號選手抵達終點！
1號選手開始跑！當前第2輪比賽！
2號選手開始跑！當前第2輪比賽！
2號選手抵達終點！
1號選手抵達終點！
1號選手開始跑！當前第3輪比賽！
2號選手開始跑！當前第3輪比賽！
2號選手抵達終點！
1號選手抵達終點！

每輪比賽1號選手和2號選手都會回到起跑線互相等待，再開啟下一輪比賽。

搜索公眾號互聯(lián)網架構師后臺回復“2T”，獲取一份驚喜禮包。

如果不加CyclicBarrier呢？

1號選手開始跑！當前第1輪比賽！
2號選手開始跑！當前第1輪比賽！
2號選手抵達終點！
2號選手開始跑！當前第2輪比賽！
2號選手抵達終點！
2號選手開始跑！當前第3輪比賽！
1號選手抵達終點！
1號選手開始跑！當前第2輪比賽！
2號選手抵達終點！
1號選手抵達終點！
1號選手開始跑！當前第3輪比賽！
1號選手抵達終點！

此時2號選手就直接跑完三輪比賽，不等1號選手了。

Semaphore

Semaphore英文的字面意思是信號量。它的工作機制是每個線程想要獲取運行的機會的話，都必須獲取到信號量。acquire()方法阻塞的獲取信號量，release()釋放信號量。

舉個例子，假設我們去迪士尼游玩，但是迪士尼擔心游客很多的話，影響大家的游玩體驗，于是規(guī)定每個小時只能賣出兩張門票。這樣就可以控制在游樂園當中的游客數(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！");
????????????????????}?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)?+?"小時售出兩張票！");
????????????????????semaphore.release();
????????????????????semaphore.release();
????????????????}
????????????}
????????}).start();

????????System.out.println("售票處開始售票！");
????}
}

運行結果：

顧客在售票處等候中...
售票處開始售票！
售票處第1小時售出兩張票！
顧客拿到門票入場！
顧客拿到門票入場！
售票處第2小時售出兩張票！
顧客拿到門票入場！
顧客拿到門票入場！
售票處第3小時售出兩張票！
顧客拿到門票入場！
顧客拿到門票入場！

Exchanger

解釋：

Exchanger提供了讓兩個線程互相交換數(shù)據的同步點。Exchanger有點像2個線程的CyclicBarrier，線程之間都是互相等待，區(qū)別在于Exchanger多了交換的操作。

舉個例子好比以前玩網游的時候，買家和賣家必須走到地圖上同一地點面對面進行交易一樣，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("賣家到達地圖上交易地點");
????????????????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("買家到達地圖上交易地點");
????????????????try?{
????????????????????System.out.println("我是買家，換回了"?+?exchanger.exchange(money));
????????????????}?catch?(InterruptedException?e)?{
????????????????????e.printStackTrace();
????????????????}

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

運行結果：

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
賣家達到交易地點
買家到達交易地點
我是買家，換回了裝備
我是賣家，換回了一萬游戲幣