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关于线程同步

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java中实现线程同步可能让人想到join方法。但这里说的不是它。而是说的两个工具类。我直接从jd文档拷贝到这里来。


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java.util.concurrent  

类 CountDownLatch

java.lang.Object


  继承者 

java.util.concurrent.CountDownLatch



public class 


CountDownLatch


extends Object

一个同步辅助类,在完成一组正在其他线程中执行的操作之前,它允许一个或多个线程一直等待。

用给定的 计数  初始化  CountDownLatch 。由于调用了  countDown()  方法,所以在当前 计数 到达零之前, await  方法会一直受阻塞。之后,会释放所有等待的线程, await  的所有后续调用都将立即返回。这种现象只出现一次——计数无法被重置。如果需要重置计数,请考虑使用 CyclicBarrier

CountDownLatch  是一个通用同步工具,它有很多用途。将计数 1 初始化的  CountDownLatch  用作一个简单的开/关锁存器,或入口:在通过调用 countDown()  的线程打开入口前,所有调用  await  的线程都一直在入口处等待。用  N  初始化的  CountDownLatch  可以使一个线程在  N  个线程完成某项操作之前一直等待,或者使其在某项操作完成 N 次之前一直等待。

CountDownLatch  的一个有用特性是,它不要求调用  countDown  方法的线程等到计数到达零时才继续,而在所有线程都能通过之前,它只是阻止任何线程继续通过一个  await

示例用法:  下面给出了两个类,其中一组 worker 线程使用了两个倒计数锁存器:

  • 第一个类是一个启动信号,在 driver 为继续执行 worker 做好准备之前,它会阻止所有的 worker 继续执行。
  • 第二个类是一个完成信号,它允许 driver 在完成所有 worker 之前一直等待。
 class Driver { // ...
   void main() throws InterruptedException {
     CountDownLatch startSignal = new CountDownLatch(1);
     CountDownLatch doneSignal = new CountDownLatch(N);

     for (int i = 0; i < N; ++i) // create and start threads
       new Thread(new Worker(startSignal, doneSignal)).start();

     doSomethingElse();            // don't let run yet
     startSignal.countDown();      // let all threads proceed
     doSomethingElse();
     doneSignal.await();           // wait for all to finish
   }
 }

 class Worker implements Runnable {
   private final CountDownLatch startSignal;
   private final CountDownLatch doneSignal;
   Worker(CountDownLatch startSignal, CountDownLatch doneSignal) {
      this.startSignal = startSignal;
      this.doneSignal = doneSignal;
   }
   public void run() {
      try {
        startSignal.await();
        doWork();
        doneSignal.countDown();
} catch (InterruptedException ex) {} // return;
   }

   void doWork() { ... }
 }

 


另一种典型用法是,将一个问题分成 N 个部分,用执行每个部分并让锁存器倒计数的 Runnable 来描述每个部分,然后将所有 Runnable 加入到 Executor 队列。当所有的子部分完成后,协调线程就能够通过 await。(当线程必须用这种方法反复倒计数时,可改为使用 CyclicBarrier 。)

 class Driver2 { // ...
   void main() throws InterruptedException {
     CountDownLatch doneSignal = new CountDownLatch(N);
     Executor e = ...

     for (int i = 0; i < N; ++i) // create and start threads
       e.execute(new WorkerRunnable(doneSignal, i));

     doneSignal.await();           // wait for all to finish
   }
 }

 class WorkerRunnable implements Runnable {
   private final CountDownLatch doneSignal;
   private final int i;
   WorkerRunnable(CountDownLatch doneSignal, int i) {
      this.doneSignal = doneSignal;
      this.i = i;
   }
   public void run() {
      try {
        doWork(i);
        doneSignal.countDown();
      } catch (InterruptedException ex) {} // return;
   }

   void doWork() { ... }
 }



java.util.concurrent 
类 CyclicBarrier

java.lang.Object

  继承者 java.util.concurrent.CyclicBarrier


public class CyclicBarrier

extends Object

一个同步辅助类,它允许一组线程互相等待,直到到达某个公共屏障点 (common barrier point)。在涉及一组固定大小的线程的程序中,这些线程必须不时地互相等待,此时 CyclicBarrier 很有用。因为该 barrier 在释放等待线程后可以重用,所以称它为循环   的 barrier。

CyclicBarrier   支持一个可选的  Runnable   命令,在一组线程中的最后一个线程到达之后(但在释放所有线程之前),该命令只在每个屏障点运行一次。若在继续所有参与线程之前更新共享状态,此屏障操作   很有用。

示例用法: 下面是一个在并行分解设计中使用 barrier 的例子:

 class Solver {
   final int N;
   final float[][] data;
   final CyclicBarrier barrier;
   
   class Worker implements Runnable {
     int myRow;
     Worker(int row) { myRow = row; }
     public void run() {
       while (!done()) {
         processRow(myRow);

         try {
           barrier.await(); 
         } catch (InterruptedException ex) { 
return; 
         } catch (BrokenBarrierException ex) { 
return; 
         }
       }
     }
   }

   public Solver(float[][] matrix) {
     data = matrix;
     N = matrix.length;
     barrier = new CyclicBarrier(N, 
                                 new Runnable() {
                                   public void run() { 
                                     mergeRows(...); 
                                   }
                                 });
     for (int i = 0; i < N; ++i) 
       new Thread(new Worker(i)).start();

     waitUntilDone();
   }
 }
 
在这个例子中,每个 worker 线程处理矩阵的一行,在处理完所有的行之前,该线程将一直在屏障处等待。处理完所有的行之后,将执行所提供的  Runnable   屏障操作,并合并这些行。如果合并者确定已经找到了一个解决方案,那么  done()   将返回  true ,所有的 worker 线程都将终止。

如果屏障操作在执行时不依赖于正挂起的线程,则线程组中的任何线程在获得释放时都能执行该操作。为方便此操作,每次调用  await()   都将返回能到达屏障处的线程的索引。然后,您可以选择哪个线程应该执行屏障操作,例如:

  if (barrier.await() == 0) {
     // log the completion of this iteration
   }


对于失败的同步尝试,CyclicBarrier   使用了一种快速失败的、要么全部要么全不 (all-or-none) 的破坏模式:如果因为中断、失败或者超时等原因,导致线程过早地离开了屏障点,那么其他所有线程(甚至是那些尚未从以前的  await()   中恢复的线程)也将通过BrokenBarrierException (如果它们几乎同时被中断,则用  InterruptedException )以反常的方式离开。



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