Java并发编程：CountDownLatch、CyclicBarrier、Semaphore详解

"本文主要介绍了Java并发编程中的三个重要工具类——CountDownLatch、CyclicBarrier和Semaphore，它们常被称为Java并发编程的三剑客。这三者都是在`java.util.concurrent`包下，用于协助多线程间的协作与同步。" 在Java并发编程中，CountDownLatch、CyclicBarrier和Semaphore是三个非常实用的辅助类，它们各自有着独特的用途。 CountDownLatch CountDownLatch是一个计数器，通常用于一个线程等待其他多个线程完成各自的工作后再进行下一步。它的构造器接收一个整数参数`count`，表示需要等待的任务数量。当`count`减至0时，所有等待的线程才会继续执行。 - 构造器： ```java public CountDownLatch(int count) { if (count < 0) throw new IllegalArgumentException("count < 0"); this.sync = new Sync(count); } ``` - 主要方法： - `await()`：调用此方法的线程会被挂起，直到计数器变为0才继续执行。 - `await(long timeout, TimeUnit unit)`：与`await()`类似，但增加了超时机制，超过指定时间后线程会继续执行。 - `countDown()`：减少计数器的值，通常在子线程完成工作后调用。 CyclicBarrier CyclicBarrier允许一组线程互相等待，直到所有的线程都到达屏障点（barrier）后，一起继续执行。它的名字中的“Cyclic”表示屏障可以重用。 - 构造器： ```java public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) { if (parties <= 0) throw new IllegalArgumentException(); this.parties = parties; this.count = parties; this.barrierAction = barrierAction; this.sync = new Sync(); } ``` - 主要方法： - `await()`：等待其他线程到达屏障点，所有线程达到后一起继续。 - `reset()`：在必要时重置屏障，让其可以再次使用。 Semaphore Semaphore是一种信号量，用于控制同时访问特定资源的线程数量。它可以用于限制系统的并发级别。 - 构造器： ```java public Semaphore(int permits) { sync = new NonfairSync(permits); } ``` - 主要方法： - `acquire()`：获取一个许可，如果没有可用许可则等待。 - `release()`：释放一个许可，增加可用许可的数量。 使用场景总结 - CountDownLatch适合于一次性使用的计数器，例如在测试中启动多个线程，然后主线程等待所有线程完成后再进行结果验证。 - CyclicBarrier适用于一组线程需要共同完成某个阶段的任务，然后进入下一个阶段的情况，例如多线程竞赛中的起点和终点。 - Semaphore可以用于限制并发访问的资源数量，如数据库连接池或线程池的大小控制。 了解并熟练使用这三个工具类，可以极大地提高Java并发程序的效率和可控性。在实际开发中，根据需求选择合适的工具类，可以有效地解决多线程同步问题，防止数据不一致和死锁的发生。