Java：多线程计数
本笔记是根据bilibili上 尚硅谷 的课程 Java大厂面试题第二季 而做的笔记
1. CountDownLatch
概念
让一些线程阻塞直到另一些线程完成一系列操作才被唤醒
CountDownLatch 主要有两个方法，当一个或多个线程调用 await 方法时，调用线程就会被阻塞。其它线程调用CountDown 方法会将计数器减1（调用 CountDown 方法的线程不会被阻塞），当计数器的值变成零时，因调用await 方法被阻塞的线程会被唤醒，继续执行。
场景
现在有这样一个场景，假设一个自习室里有7个人，其中有一个是班长，班长的主要职责就是在其它6个同学走了后，关灯，锁教室门，然后走人，因此班长是需要最后一个走的，那么有什么方法能够控制班长这个线程是最后一个执行，而其它线程是随机执行的。
解决方案
这个时候就用到了 CountDownLatch，计数器了。我们一共创建6个线程，然后计数器的值也设置成6
// 计数器
CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(6);
然后每次学生线程执行完，就让计数器的值减1
for (int i = 0; i <= 6; i++) {
new Thread(() -> {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 上完自习，离开教室");
countDownLatch.countDown();
}, String.valueOf(i)).start();
}
最后我们需要通过 CountDownLatch 的 await 方法来控制班长主线程的执行，这里 countDownLatch.await() 可以想成是一道墙，只有当计数器的值为0的时候，墙才会消失，主线程才能继续往下执行
countDownLatch.await();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 班长最后关门");
不加 CountDownLatch 的执行结果，我们发现 main 线程提前已经执行完成了
1 上完自习，离开教室
0 上完自习，离开教室
main 班长最后关门
2 上完自习，离开教室
3 上完自习，离开教室
4 上完自习，离开教室
5 上完自习，离开教室
6 上完自习，离开教室
引入 CountDownLatch 后的执行结果，我们能够控制住 main 方法的执行，这样能够保证前提任务的执行
0 上完自习，离开教室
2 上完自习，离开教室
4 上完自习，离开教室
1 上完自习，离开教室
5 上完自习，离开教室
6 上完自习，离开教室
3 上完自习，离开教室
main 班长最后关门
完整代码
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
public class CountDownLatchDemo {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
// 计数器
CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(6);
for (int i = 0; i <= 6; i++) {
new Thread(() -> {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 上完自习，离开教室");
countDownLatch.countDown();
}, String.valueOf(i)).start();
}
countDownLatch.await();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 班长最后关门");
}
}
2. CyclicBarrier
概念
和 CountDownLatch 相反，需要集齐七颗龙珠，召唤神龙。也就是做加法，开始是0，加到某个值的时候就执行
CyclicBarrier 的字面意思就是可循环（cyclic）使用的屏障（Barrier）。它要求做的事情是，让一组线程到达一个屏障（也可以叫同步点）时被阻塞，直到最后一个线程到达屏障时，屏障才会开门，所有被屏障拦截的线程才会继续干活，线程进入屏障通过 CyclicBarrier 的 await 方法
案例
集齐7个龙珠，召唤神龙的 Demo，我们需要首先创建 CyclicBarrier
/**
* 定义一个循环屏障，参数1：需要累加的值，参数2 需要执行的方法
*/
CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(7, () -> {
System.out.println("召唤神龙");
});
然后同时编写七个线程，进行龙珠收集，但一个线程收集到了的时候，我们需要让他执行await方法，等待到7个线程全部执行完毕后，我们就执行原来定义好的方法
for (int i = 0; i < 7; i++) {
final Integer tempInt = i;
new Thread(() -> {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 收集到 第" + tempInt + "颗龙珠");
try {
// 先到的被阻塞，等全部线程完成后，才能执行方法
cyclicBarrier.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (BrokenBarrierException e) {
e.printStackTrace();
}
}, String.valueOf(i)).start();
}
完整代码
/**
* CyclicBarrier循环屏障
*/
public class CyclicBarrierDemo {
public static void main(String[] args) {
/**
* 定义一个循环屏障，参数1：需要累加的值，参数2 需要执行的方法
*/
CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(7, () -> {
System.out.println("召唤神龙");
});
for (int i = 0; i < 7; i++) {
final Integer tempInt = i;
new Thread(() -> {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 收集到 第" + tempInt + "颗龙珠");
try {
// 先到的被阻塞，等全部线程完成后，才能执行方法
cyclicBarrier.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (BrokenBarrierException e) {
e.printStackTrace();
}
}, String.valueOf(i)).start();
}
}
}
运行结果：
1 收集到 第1颗龙珠
0 收集到 第0颗龙珠
2 收集到 第2颗龙珠
3 收集到 第3颗龙珠
4 收集到 第4颗龙珠
5 收集到 第5颗龙珠
6 收集到 第6颗龙珠
召唤神龙
3. Semaphore
概念
信号量主要用于两个目的
- 一个是用于共享资源的互斥使用
- 另一个用于并发线程数的控制
代码
我们模拟一个抢车位的场景，假设一共有6个车，3个停车位
那么我们首先需要定义信号量为3，也就是3个停车位
/**
* 初始化一个信号量为3，默认是false 非公平锁， 模拟3个停车位
*/
Semaphore semaphore = new Semaphore(3, false);
然后我们模拟6辆车同时并发抢占停车位，但第一个车辆抢占到停车位后，信号量需要减1
// 代表一辆车，已经占用了该车位
semaphore.acquire(); // 抢占
同时车辆假设需要等待3秒后，释放信号量
// 每个车停3秒
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
最后车辆离开，释放信号量
// 释放停车位
semaphore.release();
完整代码
/**
* 信号量Demo
*/
public class SemaphoreDemo {
public static void main(String[] args) {
/**
* 初始化一个信号量为3，默认是false 非公平锁， 模拟3个停车位
*/
Semaphore semaphore = new Semaphore(3, false);
// 模拟6部车
for (int i = 0; i < 6; i++) {
new Thread(() -> {
try {
// 代表一辆车，已经占用了该车位
semaphore.acquire(); // 抢占
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 抢到车位");
// 每个车停3秒
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "\t 离开车位");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
// 释放停车位
semaphore.release();
}
}, String.valueOf(i)).start();
}
}
}
运行结果：
0 抢到车位
2 抢到车位
1 抢到车位
2 离开车位
1 离开车位
3 抢到车位
0 离开车位
4 抢到车位
5 抢到车位
4 离开车位
3 离开车位
5 离开车位
看运行结果能够发现，0 2 1 车辆首先抢占到了停车位，然后等待3秒后，离开，然后后面 3 4 5 又抢到了车位