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Java并发（7）：CountDownLatch、CyclicBarrier、Callable、Future

内容导读

互联网集市收集整理的这篇技术教程文章主要介绍了Java并发（7）：CountDownLatch、CyclicBarrier、Callable、Future，小编现在分享给大家，供广大互联网技能从业者学习和参考。文章包含7987字，纯文字阅读大概需要12分钟。

内容图文

　　CountDownLatch、CyclicBarrier、Callable、Future  都位于java.util.concurrent包下，其中CountDownLatch和CyclicBarrier属于该包中的tools分支，Callable和Future属于该包中的executer分支。

一.CountDownLatch

　　CountDownLatch类位于java.util.concurrent包下，利用它可以实现类似计数器的功能。比如有一个任务A，它要等待其他4个任务执行完毕之后才能执行，此时就可以利用CountDownLatch来实现这种功能了。

CountDownLatch类只提供了一个构造器： 

            1
            public CountDownLatch(int count) {  };  //参数count为计数值

然后下面这3个方法是CountDownLatch类中最重要的方法： 

            1
            public
            void await() throws InterruptedException { };   //调用await()方法的线程会被挂起，它会等待直到count值为0才继续执行2publicboolean await(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException { };  //和await()类似，只不过等待一定的时间后count值还没变为0的话就会继续执行3publicvoid countDown() { };  //将count值减1

例子：假如有Thread1、Thread2、Thread3、Thread4四条线程分别统计C、D、E、F四个盘的大小，所有线程都统计完毕交给Thread5线程去做汇总，实现代码如下： 

             1
            public
            class
             CountDownLatchTest {

             2
            private
            static CountDownLatch count = new CountDownLatch(4);
 3privatestatic ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(6);
 4publicstaticvoid main(String args[]) throws InterruptedException {
 5for (int i = 0; i < 4; i++) {
 6             service.execute(() -> {
 7// 模拟任务耗时 8try {
 9int timer = new Random().nextInt(5);
10                    TimeUnit.SECONDS.sleep(timer);
11                     System.out.printf("%s时完成磁盘的统计任务,耗费%d秒.\n", new Date().toString(), timer);
12// 任务完成之后,计数器减一13                    count.countDown();
14                 } catch (InterruptedException e) {
15                    e.printStackTrace();
16                }
17            });
18        }
19// 主线程一直被阻塞,知道count的计数器被设置为020        count.await();
21         System.out.printf("%s时全部任务都完成,执行合并计算.\n", new Date().toString());
22        service.shutdown();
23    }
24 }

　　当问题已经分解为许多部分，每个线程都被分配一部分计算时，CountdownLatch 非常有用。在工作线程结束时，它们将减少计数，协调线程可以在闩锁处等待当前这一批计算结束，然后继续移至下一批计算。
　　相反地，具有计数 1 的 CountdownLatch 类可以用作"启动大门"，来立即启动一组线程；工作线程可以在闩锁处等待，协调线程减少计数，从而立即释放所有工作线程。下例使用两个 CountdownLatche。一个作为启动大门，一个在所有工作线程结束时释放线程。

二.CyclicBarrier用法

　　字面意思回环栅栏，通过它可以实现让一组线程等待至某个状态之后再全部同时执行。叫做回环是因为当所有等待线程都被释放以后，CyclicBarrier可以被重用。我们暂且把这个状态就叫做barrier，当调用await()方法之后，线程就处于barrier了。

　　CyclicBarrier类位于java.util.concurrent包下，CyclicBarrier提供2个构造器： 

            1
            public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) {
23}
45public CyclicBarrier(int parties) {
67 }

　　参数parties指让多少个线程或者任务等待至barrier状态；参数barrierAction为当这些线程都达到barrier状态时会执行的内容。

　　然后CyclicBarrier中最重要的方法就是await方法，它有2个重载版本： 

            1
            public
            int await() throws InterruptedException, BrokenBarrierException { };
2publicint await(long timeout, TimeUnit unit)throws InterruptedException,BrokenBarrierException,TimeoutException { };

　　第一个版本比较常用，用来挂起当前线程，直至所有线程都到达barrier状态再同时执行后续任务；

　　第二个版本是让这些线程等待至一定的时间，如果还有线程没有到达barrier状态就直接让到达barrier的线程执行后续任务。

　　例子：假若有若干个线程都要进行写数据操作，并且只有所有线程都完成写数据操作之后，这些线程才能继续做后面的事情，实现代码如下： 

             1
            public
            class
             Test {

             2
            public
            static
            void
             main(String[] args) {

             3
            int N = 4;
 4         CyclicBarrier barrier  = new CyclicBarrier(N);
 5for(int i=0;i<N;i++)
 6new Writer(barrier).start();
 7    } 
 8staticclass Writer extends Thread{
 9private CyclicBarrier cyclicBarrier;
10public Writer(CyclicBarrier cyclicBarrier) {
11this.cyclicBarrier = cyclicBarrier;
12        }
1314        @Override
15publicvoid run() {
16             System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+"正在写入数据...");
17try {
18                 Thread.sleep(5000);      //以睡眠来模拟写入数据操作19                 System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+"写入数据完毕，等待其他线程写入完毕");
20                cyclicBarrier.await();
21             } catch (InterruptedException e) {
22                e.printStackTrace();
23             }catch(BrokenBarrierException e){
24                e.printStackTrace();
25            }
26             System.out.println("所有线程写入完毕，继续处理其他任务...");
27        }
28    }
29 }

执行结果：

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线程Thread-0正在写入数据...
线程Thread-3正在写入数据...
线程Thread-2正在写入数据...
线程Thread-1正在写入数据...
线程Thread-2写入数据完毕，等待其他线程写入完毕
线程Thread-0写入数据完毕，等待其他线程写入完毕
线程Thread-3写入数据完毕，等待其他线程写入完毕
线程Thread-1写入数据完毕，等待其他线程写入完毕
所有线程写入完毕，继续处理其他任务...
所有线程写入完毕，继续处理其他任务...
所有线程写入完毕，继续处理其他任务...
所有线程写入完毕，继续处理其他任务...
View Code

　　从上面输出结果可以看出，每个写入线程执行完写数据操作之后，就在等待其他线程写入操作完毕。当所有线程线程写入操作完毕之后，所有线程就继续进行后续的操作了。更多的其他相关例子详见http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3920397.html

　　CountdownLatch 类与 CyclicBarrier 相似，因为它的角色是对已经在它们中间分摊了问题的一组线程进行协调。它也是使用整型变量构造的，指明计数的初始值，但是与 CyclicBarrier 不同的是，CountdownLatch 不能重新使用。其中，CyclicBarrier 是到达屏障的所有线程的大门，只有当所有线程都已经到达屏障或屏障被打破时，才允许这些线程通过，CountdownLatch 将到达和等待功能分离。任何线程都可以通过调用 countDown() 减少当前计数，这种不会阻塞线程，而只是减少计数。await() 方法的行为与 CyclicBarrier.await() 稍微有所不同，调用 await() 任何线程都会被阻塞，直到闩锁计数减少为零，在该点等待的所有线程才被释放，对 await() 的后续调用将立即返回。

　　CountDownLatch和CyclicBarrier都能够实现线程之间的等待，只不过它们侧重点不同：CountDownLatch一般用于某个线程A等待若干个其他线程执行完任务之后，它才执行；而CyclicBarrier一般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；另外，CountDownLatch是不能够重用的，而CyclicBarrier是可以重用的。

三. Callable

　　先说一下java.lang.Runnable吧，它是一个接口，在它里面只声明了一个run()方法： 

            1
            public
            interface
             Runnable {

            2
            public
            abstract
            void
             run();

            3 }

　　由于run()方法返回值为void类型，所以在执行完任务之后无法返回任何结果。

　　Callable位于java.util.concurrent包下，它也是一个接口，在它里面也只声明了一个方法，只不过这个方法叫做call()： 

            1
            public
            interface Callable<V> {
2     V call() throws Exception;
3 }

　　可以看到，这是一个泛型接口，call()函数返回的类型就是传递进来的V类型。

　　Callable的使用一般情况下是配合ExecutorService来使用的，在ExecutorService接口中声明了若干个submit方法的重载版本： 

            1 <T> Future<T> submit(Callable<T> task);
2 <T> Future<T> submit(Runnable task, T result);
3 Future<?> submit(Runnable task);

　　第一个submit方法里面的参数类型就是Callable。暂时只需要知道Callable一般是和ExecutorService配合来使用的，具体的使用方法讲在后面讲述。

　　一般情况下我们使用第一个submit方法和第三个submit方法，第二个submit方法很少使用。

四. Future

4.1 Future

　　Future就是对于具体的Runnable或者Callable任务的执行结果进行取消、查询是否完成、获取结果。必要时可以通过get方法获取执行结果，该方法会阻塞直到任务返回结果。

　　Future类位于java.util.concurrent包下，它是一个接口： 

            1
            public
            interface Future<V> {
2boolean cancel(boolean mayInterruptIfRunning);
3boolean isCancelled();
4boolean isDone();
5     V get() throws InterruptedException, ExecutionException;
6     V get(long timeout, TimeUnit unit)
7throws InterruptedException, ExecutionException, TimeoutException;
8 }

在Future接口中声明了5个方法，下面依次解释每个方法的作用：

  • cancel方法用来取消任务，如果取消任务成功则返回true，如果取消任务失败则返回false。参数mayInterruptIfRunning表示是否允许取消正在执行却没有执行完毕的任务，如果设置true，则表示可以取消正在执行过程中的任务。如果任务已经完成，则无论mayInterruptIfRunning为true还是false，此方法肯定返回false，即如果取消已经完成的任务会返回false；如果任务正在执行，若mayInterruptIfRunning设置为true，则返回true，若mayInterruptIfRunning设置为false，则返回false；如果任务还没有执行，则无论mayInterruptIfRunning为true还是false，肯定返回true。
  • isCancelled方法表示任务是否被取消成功，如果在任务正常完成前被取消成功，则返回 true。
  • isDone方法表示任务是否已经完成，若任务完成，则返回true；
  • get()方法用来获取执行结果，这个方法会产生阻塞，会一直等到任务执行完毕才返回；
  • get(long timeout, TimeUnit unit)用来获取执行结果，如果在指定时间内，还没获取到结果，就直接返回null。

也就是说Future提供了三种功能：

  1. 判断任务是否完成；
  2. 能够中断任务；
  3. 能够获取任务执行结果。

4.2 FutureTask

　　FutureTask是Future接口的一个唯一实现类。

先来看一下FutureTask的实现： 

            1
            public
            class FutureTask<V> implements RunnableFuture<V>

FutureTask类实现了RunnableFuture接口，我们看一下RunnableFuture接口的实现： 

            1
            public
            interface RunnableFuture<V> extends Runnable, Future<V> {
2void run();
3 }

　　可以看出RunnableFuture继承了Runnable接口和Future接口，而FutureTask实现了RunnableFuture接口。所以它既可以作为Runnable被线程执行，又可以作为Future得到Callable的返回值。

FutureTask提供了2个构造器： 

            1
            public FutureTask(Callable<V> callable) {
2}
3public FutureTask(Runnable runnable, V result) {
4 }

　　Callable+FutureTask的使用示例如下： 

             1
            public
            class
             Test {

             2
            public
            static
            void
             main(String[] args) {

             3
            //
            第一种方式
             4         ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
 5         Task task = new Task();
 6         FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<Integer>(task);
 7        executor.submit(futureTask);
 8        executor.shutdown();
 910//第二种方式，注意这种方式和第一种方式效果是类似的，只不过一个使用的是ExecutorService，一个使用的是Thread11/*Task task = new Task();
12        FutureTask<Integer> futureTask = new FutureTask<Integer>(task);
13        Thread thread = new Thread(futureTask);
14        thread.start();*/1516try {
17             Thread.sleep(1000);
18         } catch (InterruptedException e1) {
19            e1.printStackTrace();
20        }
21         System.out.println("主线程在执行任务");
22try {
23             System.out.println("task运行结果"+futureTask.get());
24         } catch (InterruptedException e) {
25            e.printStackTrace();
26         } catch (ExecutionException e) {
27            e.printStackTrace();
28        }
29         System.out.println("所有任务执行完毕");
30    } 
31}
32class Task implements Callable<Integer>{
33    @Override
34public Integer call() throws Exception {
35         System.out.println("子线程在进行计算");
36         Thread.sleep(3000);
37int sum = 0;
38for(int i=0;i<100;i++)
39             sum += i;
40return sum;
41    }
42 }

 

参考：http://www.cnblogs.com/dolphin0520/p/3949310.html

原文：http://www.cnblogs.com/Eason-S/p/5763418.html

内容总结

以上是互联网集市为您收集整理的Java并发（7）：CountDownLatch、CyclicBarrier、Callable、Future全部内容，希望文章能够帮你解决Java并发（7）：CountDownLatch、CyclicBarrier、Callable、Future所遇到的程序开发问题。 如果觉得互联网集市技术教程内容还不错，欢迎将互联网集市网站推荐给程序员好友。

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来源：【匿名】