Java面试题:解释CountDownLatch, CyclicBarrier和Semaphore在并发编程中的使用

本文主要是介绍Java面试题:解释CountDownLatch, CyclicBarrier和Semaphore在并发编程中的使用,希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值,需要的开发者们随着小编来一起学习吧!

在并发编程中,CountDownLatchCyclicBarrierSemaphore 是 Java 提供的同步辅助类,它们用于控制线程之间的协调。以下是每个类的基本用法和特点:

  1. CountDownLatch(倒计时门闩)

    • CountDownLatch 是一个同步辅助器,允许一个或多个线程等待一组其他线程完成操作。
    • 它通过一个计数器来工作,初始化时设定一个计数值,每当一个线程完成它的任务,计数器的值就会减一。
    • 当计数器的值到达零时,所有等待在这个 CountDownLatch 上的线程都会继续执行。
    • 一个典型用例是,当主线程需要等待多个工作线程完成它们的任务后才能继续执行。
    public class CountDownLatchExample {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {int workerCount = 5;CountDownLatch latch = new CountDownLatch(workerCount);for (int i = 0; i < workerCount; i++) {new Thread(() -> {// 模拟工作线程执行任务System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " finished work.");latch.countDown();}).start();}latch.await(); // 主线程等待,直到所有工作线程完成任务System.out.println("All workers have finished.");}
    }
    
  2. CyclicBarrier(循环屏障)

    • CyclicBarrier 也用于线程之间的协调,但它可以重用。当一定数量的线程达到屏障时,这些线程会被阻塞,直到所有线程都到达屏障,然后所有线程才会继续执行。
    • CyclicBarrier 可以用于多轮的同步操作,当一轮操作完成后,屏障可以被重置,用于下一轮操作。
    • 一个典型用例是,当一组线程需要相互等待,直到它们都到达某个点,然后一起继续执行下一个任务。
    public class CyclicBarrierExample {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {int workerCount = 5;CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(workerCount, () -> System.out.println("All workers are ready to proceed to the next phase."));for (int i = 0; i < workerCount; i++) {new Thread(() -> {// 模拟工作线程执行任务System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is ready.");try {barrier.await();} catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {e.printStackTrace();}}).start();}}
    }
    
  3. Semaphore(信号量)

    • Semaphore 是一个计数信号量,用于控制同时访问某个特定资源的线程数量。
    • 它通过一个许可计数来工作,线程可以通过调用 acquire() 方法来获取一个许可,当许可计数大于零时,acquire() 方法会减少许可计数并立即返回;如果许可计数为零,则调用线程会被阻塞,直到有其他线程调用 release() 方法增加许可计数。
    • Semaphore 可以用来实现流量控制,例如限制同时执行的线程数量,或者用于线程池中控制线程的并发数。
    public class SemaphoreExample {public static void main(String[] args) {Semaphore semaphore = new Semaphore(2);for (int i = 0; i < 5; i++) {new Thread(() -> {try {semaphore.acquire();// 模拟一个需要许可才能执行的任务System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " acquired a permit.");// 模拟任务执行时间Thread.sleep(1000);semaphore.release();System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " released a permit.");} catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {e.printStackTrace();}}).start();}}
    }
    

这些同步辅助工具在多线程编程中非常有用,它们可以帮助开发者实现复杂的线程协调和控制逻辑。

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