Java 동시성 CountDownLatch, CyclicBarrier 및 Semaphore의 예
- 黄舟원래의
- 2017-09-20 10:30:271212검색
이 글에서는 주로 Java 동시 프로그래밍을 소개합니다: CountDownLatch, CyclicBarrier 및 Semaphore의 자세한 예. 필요한 친구는 이를 참조할 수 있습니다.
Java 동시 프로그래밍: CountDownLatch, CyclicBarrier 및 Semaphore의 자세한 예
Java 1.5에서는 일부를 제공합니다. CountDownLatch, CyclicBarrier 및 Semaphore와 같은 동시 프로그래밍에 도움이 되는 매우 유용한 보조 클래스입니다. 오늘 우리는 이 세 가지 보조 클래스의 사용법을 배울 것입니다.
다음은 이 글의 목차를 요약한 것입니다.
1. CountDownLatch의 사용법
2. CyclicBarrier의 사용법
3. Semaphore의 사용법
부정확한 내용이 있으면 양해해 주시기 바랍니다. 비판과 수정을 환영합니다.
1. CountDownLatch 사용법
CountDownLatch 클래스는 카운터와 유사한 기능을 구현하는 데 사용할 수 있는 java.util.concurrent 패키지에 있습니다. 예를 들어, 실행되기 전에 다른 4개의 작업이 완료될 때까지 기다려야 하는 작업 A가 있습니다. 이때 CountDownLatch를 사용하여 이 기능을 구현할 수 있습니다.
CountDownLatch 클래스는 하나의 생성자만 제공합니다.
public CountDownLatch(int count) { }; //参数count为计数值다음 세 가지 메서드는 CountDownLatch 클래스에서 가장 중요한 메서드입니다.
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1CountDownLatch의 사용법을 이해하려면 아래 예를 살펴보세요.
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();
}
}
}실행 결과:
线程Thread-0正在执行 线程Thread-1正在执行 等待2个子线程执行完毕... 线程Thread-0执行完毕 线程Thread-1执行完毕 2个子线程已经执行完毕 继续执行主线程
2. CyclicBarrier 사용법
말 그대로 루프 장벽을 의미하며, 이를 통해 스레드 그룹이 특정 상태를 기다렸다가 동시에 모두 실행할 수 있습니다. 모든 대기 스레드가 해제된 후에 CyclicBarrier를 재사용할 수 있기 때문에 이를 루프백이라고 합니다. 일단 이 상태 장벽을 호출해 보겠습니다. wait() 메서드가 호출되면 스레드는 장벽에 있게 됩니다.
CyclicBarrier 클래스는 java.util.concurrent 패키지 아래에 있습니다. CyclicBarrier는 2개의 생성자를 제공합니다.
public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) {
}
public CyclicBarrier(int parties) {
}매개변수 당사자는 BarrierAction 매개변수가 얼마나 많은 스레드 또는 작업을 기다릴 수 있는지를 나타냅니다. 이러한 스레드가 모두 실행될 장벽 상태 콘텐츠에 도달하면
CyclicBarrier에서 가장 중요한 메소드는 2개의 오버로드된 버전이 있는 wait 메소드입니다.
public int await() throws InterruptedException, BrokenBarrierException { };
public int await(long timeout, TimeUnit unit)throws InterruptedException,BrokenBarrierException,TimeoutException { };첫 번째 버전은 더 일반적으로 사용되며 모든 스레드가 장벽 상태에 도달할 때까지 현재 스레드를 일시 중지하는 데 사용됩니다.
두 번째 버전은 이러한 스레드가 일정 시간 동안 기다리도록 하는 것입니다. 여전히 장벽 상태에 도달하지 않은 스레드가 있으면 장벽에 도달한 스레드가 후속 작업을 수행하도록 합니다.
이해를 위해 몇 가지 예를 들어보겠습니다.
데이터를 써야 하는 스레드가 여러 개 있고 모든 스레드가 데이터 쓰기 작업을 완료한 후에만 이 스레드는 현재 다음 작업을 계속할 수 있습니다. CyclicBarrier를 사용할 수 있습니다:
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...");
}
}
}실행 결과:
线程Thread-0正在写入数据... 线程Thread-3正在写入数据... 线程Thread-2正在写入数据... 线程Thread-1正在写入数据... 线程Thread-2写入数据完毕，等待其他线程写入完毕 线程Thread-0写入数据完毕，等待其他线程写入完毕 线程Thread-3写入数据完毕，等待其他线程写入完毕 线程Thread-1写入数据完毕，等待其他线程写入完毕 所有线程写入完毕，继续处理其他任务... 所有线程写入完毕，继续处理其他任务... 所有线程写入完毕，继续处理其他任务... 所有线程写入完毕，继续处理其他任务...
위의 출력 결과에서 볼 수 있듯이 각 쓰기 스레드가 데이터 쓰기 작업을 완료한 후 다른 스레드가 쓰기 작업을 완료할 때까지 기다립니다.
모든 스레드 쓰기 작업이 완료된 후 모든 스레드는 계속해서 후속 작업을 수행합니다.
모든 스레드가 쓰기 작업을 마친 후 추가 작업을 수행하려면 CyclicBarrier에 Runnable 매개 변수를 제공할 수 있습니다.
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...");
}
}
}작업 결과:
线程Thread-0正在写入数据... 线程Thread-1正在写入数据... 线程Thread-2正在写入数据... 线程Thread-3正在写入数据... 线程Thread-0写入数据完毕，等待其他线程写入完毕 线程Thread-1写入数据完毕，等待其他线程写入完毕 线程Thread-2写入数据完毕，等待其他线程写入完毕 线程Thread-3写入数据完毕，等待其他线程写入完毕 当前线程Thread-3 所有线程写入完毕，继续处理其他任务... 所有线程写入完毕，继续处理其他任务... 所有线程写入完毕，继续处理其他任务... 所有线程写入完毕，继续处理其他任务...
결과에서 볼 수 있듯이 4개일 때 모든 스레드가 Barrier 상태에 도달한 후 Runnable을 실행하기 위해 4개의 스레드 중 하나의 스레드가 선택됩니다.
await 시간을 지정했을 때의 효과를 살펴보겠습니다:
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...");
}
}
}실행 결과:
线程Thread-0正在写入数据... 线程Thread-2正在写入数据... 线程Thread-1正在写入数据... 线程Thread-2写入数据完毕，等待其他线程写入完毕 线程Thread-0写入数据完毕，等待其他线程写入完毕 线程Thread-1写入数据完毕，等待其他线程写入完毕 线程Thread-3正在写入数据... java.util.concurrent.TimeoutException Thread-1所有线程写入完毕，继续处理其他任务... Thread-0所有线程写入完毕，继续处理其他任务... at java.util.concurrent.CyclicBarrier.dowait(Unknown Source) at java.util.concurrent.CyclicBarrier.await(Unknown Source) at com.cxh.test1.Test$Writer.run(Test.java:58) java.util.concurrent.BrokenBarrierException at java.util.concurrent.CyclicBarrier.dowait(Unknown Source) at java.util.concurrent.CyclicBarrier.await(Unknown Source) at com.cxh.test1.Test$Writer.run(Test.java:58) java.util.concurrent.BrokenBarrierException at java.util.concurrent.CyclicBarrier.dowait(Unknown Source) at java.util.concurrent.CyclicBarrier.await(Unknown Source) at com.cxh.test1.Test$Writer.run(Test.java:58) Thread-2所有线程写入完毕，继续处理其他任务... java.util.concurrent.BrokenBarrierException 线程Thread-3写入数据完毕，等待其他线程写入完毕 at java.util.concurrent.CyclicBarrier.dowait(Unknown Source) at java.util.concurrent.CyclicBarrier.await(Unknown Source) at com.cxh.test1.Test$Writer.run(Test.java:58) Thread-3所有线程写入完毕，继续处理其他任务...
위 코드는 메인 메소드의 for 루프에서 마지막 스레드의 시작을 의도적으로 지연시킵니다. , 처음 세 개에서는 모든 스레드가 장벽에 도달한 후 지정된 시간 동안 기다렸다가 네 번째 스레드가 장벽에 도달하지 않은 것을 확인한 후 예외가 발생하고 후속 작업이 계속 실행되기 때문입니다.
또한 CyclicBarrier를 재사용할 수 있습니다. 다음 예를 살펴보세요.
/**
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*/
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...");
}
}
}실행 결과:
线程Thread-0正在写入数据... 线程Thread-1正在写入数据... 线程Thread-3正在写入数据... 线程Thread-2正在写入数据... 线程Thread-1写入数据完毕，等待其他线程写入完毕 线程Thread-3写入数据完毕，等待其他线程写入完毕 线程Thread-2写入数据完毕，等待其他线程写入完毕 线程Thread-0写入数据完毕，等待其他线程写入完毕 Thread-0所有线程写入完毕，继续处理其他任务... Thread-3所有线程写入完毕，继续处理其他任务... Thread-1所有线程写入完毕，继续处理其他任务... Thread-2所有线程写入完毕，继续处理其他任务... CyclicBarrier重用 线程Thread-4正在写入数据... 线程Thread-5正在写入数据... 线程Thread-6正在写入数据... 线程Thread-7正在写入数据... 线程Thread-7写入数据完毕，等待其他线程写入完毕 线程Thread-5写入数据完毕，等待其他线程写入完毕 线程Thread-6写入数据完毕，等待其他线程写入完毕 线程Thread-4写入数据完毕，等待其他线程写入完毕 Thread-4所有线程写入完毕，继续处理其他任务... Thread-5所有线程写入完毕，继续处理其他任务... Thread-6所有线程写入完毕，继续处理其他任务... Thread-7所有线程写入完毕，继续处理其他任务...
처음 4개의 스레드가 장벽을 통과한 후 실행 결과를 볼 수 있습니다. 상태에서는 새로운 사용 라운드에 다시 사용할 수 있습니다. CountDownLatch는 재사용할 수 없습니다.
3. 세마포 사용
세마포는 말 그대로 세마포로 번역됩니다. 세마포는 동시에 액세스되는 스레드 수를 제어하고, acquire()를 통해 권한을 얻고, 그렇지 않으면 대기하고, release()는 권한을 해제할 수 있습니다. .
Semaphore 클래스는 java.util.concurrent 패키지 아래에 있습니다. 2개의 생성자를 제공합니다:
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);
}Semaphore 클래스의 더 중요한 메소드에 대해 이야기해 보겠습니다. 첫 번째는 acquire() 및 release입니다. () 메소드. :
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()는 권한을 얻는 데 사용됩니다. 권한을 얻을 수 없으면 권한을 얻을 때까지 기다립니다.
release()는 권한을 해제하는 데 사용됩니다. 공개하려면 먼저 허가를 받아야 합니다.
이 4가지 방법은 차단됩니다. 실행 결과를 즉시 얻으려면 다음 방법을 사용할 수 있습니다.
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：
/**
* Java学习交流QQ群：589809992 我们一起学Java！
*/
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：
工人0占用一个机器在生产... 工人1占用一个机器在生产... 工人2占用一个机器在生产... 工人4占用一个机器在生产... 工人5占用一个机器在生产... 工人0释放出机器 工人2释放出机器 工人3占用一个机器在生产... 工人7占用一个机器在生产... 工人4释放出机器 工人5释放出机器 工人1释放出机器 工人6占用一个机器在生产... 工人3释放出机器 工人7释放出机器 工人6释放出机器
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。
위 내용은 Java 동시성 CountDownLatch, CyclicBarrier 및 Semaphore의 예의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!