CountDownLatch、CyclicBarrier与Semaphore:A Java多线程同步技术分析

在Java多线程编程中，CountDownLatch、CyclicBarrier以及Semaphore是三大核心的同步控制工具，它们各自在不同场景下发挥着重要作用。本文将从理论与实践角度，分析这三者各自的特点及其应用场景，并通过实际代码示例展示它们的使用方法。

CountDownLatch

CountDownLatch 是一个可重入同步机制，允许多个线程在不同的时间点等待基准事件完成。一旦基准事件发生，所有等待的线程都会立即被唤醒，并继续执行后续任务。

以下是一个典型的用法示例：

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(5);
    for (int i = 1; i <= 6; i++) {
        new Thread(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "go out");
            try {
                countDownLatch.await();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }, String.valueOf(i)).start();
    }
    countDownLatch.await();
    System.out.println("Close Door");
}

运行结果显示，所有线程均正确执行，门禁系统按预期关闭。

CyclicBarrier

CyclicBarrier 是一种允许多个线程组成的循环关卡，支持线程在一系列阶段间幕间等待。有时称为" Barney doors"，其原理是所有线程必须完成指定阶段后才能继续下一阶段任务。

一个典型的应用示例如下：

public static void main(String[] args) {
    CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(7, () -> {
        System.out.println("Summon Dragon");
    });
    for (int i = 1; i <= 7; i++) {
        final int temp = i;
        new Thread(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "Collect第" + temp + "个龙珠");
            try {
                cyclicBarrier.await();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (BrokenBarrierException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }, String.valueOf(i)).start();
    }
}

运行结果表明，所有线程正确地收集了所有的龙珠。

Semaphore

Semaphore 是一个信号量机制，用于限制并发访问共享资源。它通过颗粒式许可证来管理共享资源的访问数量，确保线程不会无限制地抢占资源。

一个典型的代码案例：

public static void main(String[] args) {
    Semaphore semaphore = new Semaphore(3);
    for (int i = 1; i <= 6; i++) {
        new Thread(() -> {
            try {
                semaphore.acquire();
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "抢到车位");
                TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "离开车位");
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                semaphore.release();
            }
        }, String.valueOf(i)).start();
    }
}

运行结果显示，前三线程成功抢到车位，后续线程会依次等待进入。

这些同步机制在多线程开发中的应用场景各有不同。选择合适的工具依赖于具体任务需求，了解它们的工作原理和使用方法是成功应用的关键。

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