倒计时锁🔒:同步辅助类,通过它可以阻塞当前线程。实现一个线程或者多个线程一直等待,直到其他线程执行的操作完成。
使用一个给定的计数器进行初始化,该计数器的操作是原子操作,即同时只能有一个线程操作该计数器。
【原理】:多个线程协同执行任务,每个线程任务执行完,计数减一countDown()
构造方法用来初始化等待计数值await()用来等待计数器归零countDown()让计数器减一
调用该类await()方法的线程会一直阻塞,直到其他线程调用该类的countDown()方法,使当前计数器的值变为0为止。每次调用该类的countDown()方法,当前计数器的值就会减1。当计数器的值减为0的时候,所有因调用await()方法而处于等待状态的线程就会继续往下执行。这种操作只能出现一次,因为该类中的计数器不能被重置。
如果需要一个可以重置计数次数的版本,可以考虑使用CyclicBarrier类。
CountDownLatch支持给定时间的等待,超过一定的时间不再等待,使用时只需要在countDown()方法中传入需要等待的时间即可。此时,countDown()方法的方法签名如下:
public boolean await(long timeout, TimeUnit unit)【使用场景】
在某些业务场景中,程序执行需要等待某个条件完成后才能继续执行后续的操作。
典型的应用为并行计算:
当某个处理的运算量很大时,可以将该运算任务拆分成多个子任务,等待所有的子任务都完成之后,父任务再拿到所有子任务的运算结果进行汇总。
【e.g.】
我们使用只有2个核心线程的线程池,分别执行查询订单和派送订单的操作,并且初始化了一个大小为 2 的 CountDownLatch,每次查询完后,都要 countDown();
主线程则一直等待减为 0 了之后,才开始继续往下执行。
是一个同步辅助类,允许一组线程相互等待,直到到达某个公共的屏障点,通过它可以完成多个线程之间相互等待,只有当每个线程都准备就绪后,才能各自继续往下执行后面的操作。
与CountDownLatch有相似的地方,都是使用计数器实现,当某个线程调用了CyclicBarrier的await()方法后,该线程就进入了等待状态,而且计数器执行加1操作,当计数器的值达到了设置的初始值,调用await()方法进入等待状态的线程会被唤醒,继续执行各自后续的操作。
CyclicBarrier在释放等待线程后可以重用,所以,CyclicBarrier又被称为循环屏障。
// 初始化值为5的栅栏 CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(5); // 每个线程调用 await() cyclicBarrier.await(); // 等到有 5 个线程都执行了 await() 之后,继续执行。 // 并且 栅栏的 计数器会自动重置为 5 ,可以接着用【e.g.】
在英雄联盟中,选好英雄之后,会等待所有 10 个玩家进度条都到 100% 才开始游戏,我们可以使用 CyclicBarrier 来模拟这个场景
Semaphore信号量: 用来限制访问共享资源的线程数,控制同一时间并发线程的数目
能够完成对于信号量的控制,可以控制某个资源可被同时访问的个数。
每次只允许规定数量的线程来获取资源待规定的线程执行完释放了信号量,再调度规定数量的线程继续执行提供了两个核心方法——acquire()方法和release()方法。
acquire():获取一个许可,如果没有则等待release():在操作完成后释放对应的许可Semaphore维护了当前访问的个数,通过提供同步机制来控制同时访问的个数
// 1. 创建Semaphore对象,允许三个线程同时获取资源 Semaphore semaphore = new Semaphore(3); // 2. 10个线程同时运行 for (int i = 0; i < 10; i++) { new Thread(() -> { try { //获取信号量 semaphore.acquire(); //执行线程任务 } catch () { } finally { //执行完,释放信号量 semaphore.release(); } }).start(); }使用Semaphore限流,在访问高峰期时,让请求线程阻塞,高峰期过去再释放许可,当然它只适合限制单机线程数量(不适合分布式),并且仅是限制线程数,而不是限制资源数(例如客户端连接数,请对比Tomcat LimitLatch的实现)
适合用在资源数与线程数相同时使用,Semaphore常用于仅能提供有限访问的资源,比如:数据库连接数
CountDownLatch 可以实现计数等待,主要用于A线程等待其他几个线程执行完后再执行;
CyclicBarrier 实现循环栅栏,主要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;
CountDownLatch 是不能够重用的,而 CyclicBarrier 是可以重用的
Semaphore 信号量,主要强调只有某些个数量的线程能拿到资源执行。
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,而锁是控制对 某个 资源的访问权限
独占锁(写锁):一次只能被一个线程占有
共享锁(读锁):多个线程可以同时占有
读<---->读:可以共存读<---->写:互斥,不可共存写<---->写:互斥,不可共存 class MyCache { private volatile Map<String,Object> map = new HashMap<> (); //读写锁,更加细粒度控制 private ReadWriteLock readWriteLock = new ReentrantReadWriteLock(); private Lock lock = new ReentrantLock(); public void write(String key,Object value) { readWriteLock.writeLock().lock(); try { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " writing " + value); map.put(key,value); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " write over!"); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } finally { readWriteLock.writeLock().unlock(); } } public void read(String key) { readWriteLock.writeLock().lock(); try { key = Thread.currentThread().getName(); System.out.println(key + " reading "); map.get(key); System.out.println(key + " read over"); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } finally { readWriteLock.writeLock().unlock(); } } } public class ReadWriteLockTest { public static void main(String[] args) { MyCache cache = new MyCache(); //写入操作 for (int i = 0; i < 5; i++) { final int temp = i; new Thread(() -> { cache.write(Thread.currentThread().getName(), temp); },String.valueOf(i)).start(); } //读取操作 for (int i = 0; i < 5; i++) { final int temp = i; new Thread(() -> { cache.read(Thread.currentThread().getName()); },String.valueOf(i)).start(); } } }加上ReadWriteLock之后,能够更加细粒度的控制锁,避免读写同时发生造成“脏读”。