この記事では、Java における CountDownLatch、CyclicBarrier、Semaphore の 3 つの補助クラスの使用方法について説明します。必要な方は参考にしていただければ幸いです。
Java 1.5 では、CountDownLatch、CyclicBarrier、Semaphore など、同時プログラミングに役立ついくつかの非常に便利な補助クラスが提供されています。今日は、これら 3 つの補助クラスの使用法を学びます。
1. CountDownLatch の使用法
CountDownLatch クラスは java.util.concurrent パッケージの下にあり、カウンターのような関数を実装するために使用できます。たとえば、実行する前に他の 4 つのタスクが完了するまで待機する必要があるタスク A があるとします。このとき、CountDownLatch を使用してこの関数を実装できます。
CountDownLatch クラスはコンストラクターを 1 つだけ提供します:
public CountDownLatch(int count) { }; //参数count为计数值次に、次の 3 つのメソッドが CountDownLatch クラスの最も重要なメソッドです:
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1以下の例を見てみましょう。 CountDownLatch の使用方法は明らかです:
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();
}
}
}実行結果:
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 の使用法
文字通りループ バリアを意味します。すべてのスレッドを同時に実行する前に、特定の状態になるまで待機するスレッドのグループを実装できます。これは、待機中のスレッドがすべて解放された後に CyclicBarrier を再利用できるため、ループバックと呼ばれます。とりあえず、この状態バリアを呼び出してみましょう。 await() メソッドが呼び出されたとき、スレッドはバリア状態になります。
CyclicBarrier クラスは、java.util.concurrent パッケージの下にあります。CyclicBarrier は、次の 2 つのコンストラクターを提供します。
public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) {
}
public CyclicBarrier(int parties) {
}パラメーターパーティは、バリア状態を待機できるスレッドまたはタスクの数を参照します。 ; パラメータbarrierActionは、すべてのスレッドがバリア状態に達したときに実行されるものです。
CyclicBarrier で最も重要なメソッドは await メソッドで、これには 2 つのオーバーロードされたバージョンがあります:
public int await() throws InterruptedException, BrokenBarrierException { };
public int await(long timeout, TimeUnit unit)throws InterruptedException,BrokenBarrierException,TimeoutException { };最初のバージョンはより一般的に使用され、すべてのスレッドが到達するまで現在のスレッドを一時停止するために使用されます。
2 番目のバージョンでは、バリア状態に到達していないスレッドがまだある場合は、それらのスレッドを一定時間待機させます。バリアに到達したスレッドは後続のタスクを実行します。
理解するためにいくつかの例を挙げてみましょう:
データ操作を書き込む必要があるスレッドが複数ある場合、すべてのスレッドがデータ書き込み操作を完了した後にのみ、これらのスレッドは引き続き実行できます。次のような場合は、他のスレッドが書き込み操作を完了するまで待ちます。
すべてのスレッドの書き込み操作が完了すると、すべてのスレッドは引き続き後続の操作を実行します。
すべてのスレッドが操作の書き込みを完了した後に追加の操作を実行する場合は、CyclicBarrier の実行可能パラメーターを指定できます:
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...");
}
}
}実行結果:
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...
結果から、 4 つのスレッドすべてがバリア状態に達すると、4 つのスレッドから 1 つのスレッドが選択されて Runnable が実行されることがわかります。
await に時間を指定する効果を見てみましょう:
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...");
}
}
}実行結果:
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...
上記のコードは、意図的に for ループの最後のスレッドを開始します。 main メソッド。最初の 3 つのスレッドがバリアに到達した後、指定された時間待機して 4 番目のスレッドがバリアに到達していないことが判明した後、例外がスローされ、後続のタスクが実行され続けるためです。
さらに、CyclicBarrier は再利用できます。次の例を参照してください。
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...");
}
}
}実行結果:
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...実行結果から、最初の 4 つのスレッドが交差していることがわかります。バリアは、この状態に達すると、新しいラウンドの使用に使用できます。 CountDownLatch は再利用できません。
3. セマフォの使用法セマフォは文字通りセマフォと訳され、同時にアクセスされるスレッドの数を制御し、acquire() を通じて許可を取得します。そうでない場合は、待機し、release() によってアクセス許可が解放されます。 Semaphore クラスは java.util.concurrent パッケージの下にあり、次の 2 つのコンストラクターを提供します。
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...");
}
}
}Semaphore クラスのいくつかの重要なメソッドについて説明します。1 つ目は、acquire です。 () 、 release() メソッド:
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...
acquire() を使用して権限を取得します。権限が取得できない場合は、権限が取得されるまで待機します。
release() はライセンスを解放するために使用されます。公開する前に許可を得る必要があることに注意してください。
これら 4 つのメソッドはブロックされます。実行結果をすぐに取得したい場合は、次のメソッドを使用できます。
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);
}また、使用可能な権限の数を取得することもできます。 availablePermits() メソッド。
例を通してセマフォの具体的な使用法を見てみましょう:
工場に 5 台のマシンがあり、8 人の従業員がいる場合、1 台のマシンを同時に使用できるのは 1 人の従業員だけです。使用後は、他の作業者が引き続き使用できます。次に、セマフォを通じてそれを実現します:
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个许可実行結果:
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以下は、上記の 3 つの補助クラスの概要です:
1) CountDownLatch と両方の CyclicBarrierスレッド間の待機を実現できますが、焦点が異なります:
CountDownLatch は通常、スレッド A がタスクを実行する前に他のいくつかのスレッドが完了するのを待つために使用されます。
CyclicBarrier は通常、スレッドのグループが互いに特定のレベルに到達するのを待つために使用されます。状態、次にこのグループ スレッドは同時に実行されます。
さらに、CountDownLatch は再利用できませんが、CyclicBarrier は再利用できます。
2) セマフォは実際にはロックに似ており、通常、特定のリソース グループへのアクセスを制御するために使用されます。
以上がJava での 3 つの補助クラス CountDownLatch、CyclicBarrier、Semaphore の使用法の概要の詳細内容です。詳細については、PHP 中国語 Web サイトの他の関連記事を参照してください。
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