Semaphore、CountDownLatch、CyclicBarrier 三者的异同及其运用场景

2023-12-19 12:04:24

在编写代码时，为了确保多个线程能够协同工作，我们需要使用一些并发工具来实现线程之间的通信和同步。Semaphore、CountDownLatch、CyclicBarrier 都是 Java 中常用的并发工具。本篇文章中，我们将深入了解这三者之间的异同及其运用场景。

Semaphore

Semaphore（信号量）是一种用于控制访问资源的工具。它允许一定数量的线程同时访问共享资源，超过这个数量的线程将被阻塞，直到有资源可用为止。Semaphore 的用法非常简单，只需要创建一个 Semaphore 对象，并指定允许同时访问资源的线程数即可。

Semaphore 常用于以下场景：

控制对共享资源的访问： 例如，如果一个数据库最多只能同时处理 10 个连接，那么我们可以使用 Semaphore 来限制同时访问数据库的线程数，以防止数据库过载。
实现生产者-消费者模型： 例如，有一个生产者线程不断生产数据，而多个消费者线程不断消费数据。我们可以使用 Semaphore 来控制生产者线程和消费者线程的数量，以确保生产者线程不会生产过多的数据，而消费者线程能够及时消费数据。

CountDownLatch

CountDownLatch（倒计数器）是一种用于等待一组线程完成任务的工具。它允许一个线程等待其他线程完成任务，然后继续执行自己的任务。CountDownLatch 的用法也很简单，只需要创建一个 CountDownLatch 对象，并指定需要等待的任务数即可。当所有任务完成后，CountDownLatch 就会减到 0，等待的线程将被唤醒。

CountDownLatch 常用于以下场景：

等待所有线程完成任务： 例如，有一个主线程需要等待所有子线程完成任务，然后再继续执行自己的任务。我们可以使用 CountDownLatch 来实现这一点。
实现屏障： 例如，有一个多线程程序，需要所有线程都到达某个点才能继续执行。我们可以使用 CountDownLatch 来实现这一点。

CyclicBarrier

CyclicBarrier（循环屏障）是一种用于等待一组线程都到达某个点后，再继续执行的工具。它与 CountDownLatch 类似，但它可以重复使用。CyclicBarrier 的用法也非常简单，只需要创建一个 CyclicBarrier 对象，并指定需要等待的线程数即可。当所有线程都到达 CyclicBarrier 后，它就会打开屏障，等待的线程将被唤醒。

CyclicBarrier 常用于以下场景：

等待所有线程都到达某个点： 例如，有一个多线程程序，需要所有线程都到达某个点才能继续执行。我们可以使用 CyclicBarrier 来实现这一点。
实现屏障： 例如，有一个多线程程序，需要所有线程都完成一个任务才能继续执行。我们可以使用 CyclicBarrier 来实现这一点。

Semaphore、CountDownLatch、CyclicBarrier 三者的异同

Semaphore、CountDownLatch、CyclicBarrier 三者都是用于线程通信和同步的并发工具，但它们之间也存在一些差异。

特征	Semaphore	CountDownLatch	CyclicBarrier
用途	控制对共享资源的访问	等待一组线程完成任务	等待一组线程都到达某个点后，再继续执行
重复使用	否	否	是
唤醒方式	当资源可用时唤醒	当任务完成时唤醒	当所有线程都到达屏障时唤醒