深入了解Semaphore、CountDownLatch等实用工具的用法

哈喽，各位小伙伴们，你们好呀，我是喵手。

今天我要给大家分享一些自己日常学习到的一些知识点，并以文字的形式跟大家一起交流，互相学习，一个人虽可以走的更快，但一群人可以走的更远。

我是一名后端开发爱好者，工作日常接触到最多的就是Java语言啦，所以我都尽量抽业余时间把自己所学到所会的，通过文章的形式进行输出，希望以这种方式帮助到更多的初学者或者想入门的小伙伴们，同时也能对自己的技术进行沉淀，加以复盘，查缺补漏。

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前言

在现代软件开发中，使用并发工具类是实现高效多线程编程的关键。本文将深入介绍Java中一些常用的并发工具类，如Semaphore、CountDownLatch等，帮助读者深入了解并掌握它们的用法和应用场景。

摘要

本文将全面解析Java中一些常用的并发工具类，如Semaphore、CountDownLatch等。通过源代码解析、应用场景案例、优缺点分析、类代码方法介绍和具体的Java代码测试用例，读者将深入了解和应用这些实用的并发工具类。

简介

在本节中，我们将介绍Java中一些常用的并发工具类的重要性和作用。我们将概述这些工具类的基本概念和使用场景，为后续的源代码解析做好准备。

源代码解析

通过源代码解析，我们将深入研究Java中一些常用的并发工具类的底层实现和核心原理。我们将详细解释Semaphore、CountDownLatch等工具类的用法和使用注意事项。

应用场景案例

本节将提供一些实际应用场景的案例，展示Java中并发工具类的灵活应用。我们将深入探讨并发情境下使用Semaphore、CountDownLatch等工具类的场景和解决方案。

优缺点分析

在本节中，我们将分析Java并发工具类的优点和缺点。我们将讨论使用这些工具类带来的性能优势、代码复杂性以及可能存在的竞态条件等问题。

类代码方法介绍

本节将详细介绍Java中与并发工具类相关的类和方法。我们将重点介绍Semaphore、CountDownLatch等工具类的构造方法、核心方法和常用技巧。

具体的Java代码测试用例

为了验证并发工具类的正确性和性能，我们将编写具体的Java代码测试用例。通过模拟并发场景，观察并发工具类的行为和效果。

package com.example.javase.ms.threadDemo;

import java.util.concurrent.Semaphore;

/**
 * @Author ms
 * @Date 2023-12-16 18:05
 */
public class SemaphoreExample {
    public static void main(String[] args) {
        Semaphore semaphore = new Semaphore(3);

        Thread t1 = new Thread(new Task(semaphore, "Thread 1"));
        Thread t2 = new Thread(new Task(semaphore, "Thread 2"));
        Thread t3 = new Thread(new Task(semaphore, "Thread 3"));
        Thread t4 = new Thread(new Task(semaphore, "Thread 4"));

        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
        t4.start();
    }

    static class Task implements Runnable {
        private Semaphore semaphore;
        private String name;

        public Task(Semaphore semaphore, String name) {
            this.semaphore = semaphore;
            this.name = name;
        }

        @Override
        public void run() {
            try {
                semaphore.acquire();
                System.out.println(name + " acquired a permit");
                Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                semaphore.release();
                System.out.println(name + " released a permit");
            }
        }
    }
}

测试结果展示：

根据如上测试用例，我本地执行结果如下：

代码解析：

如下针对上述测试代码，给大家具体讲解下，仅供参考：针对如上代码演示了使用Semaphore类实现并发控制的示例。

Semaphore是一种计数信号量，用于控制同时访问某个资源的线程数量。在main方法中，创建了一个Semaphore对象，初始计数为3。然后创建了4个线程t1、t2、t3、t4，并分别传入Semaphore对象和线程名作为参数创建Task对象。Task类实现了Runnable接口，在run方法中，首先调用semaphore.acquire()方法获取一个许可，如果没有许可可用，则线程将阻塞。然后打印线程名，并调用Thread.sleep方法模拟线程执行任务的耗时。最后调用semaphore.release()释放一个许可。运行结果可能会有所不同，但大致上是在开始时Thread 1、Thread 2、Thread 3依次获取许可，然后Thread 4等待，当Thread 1释放许可后，Thread 4获取许可并执行任务。Semaphore的主要方法有acquire()、release()和availablePermits()。acquire()方法获取一个许可，如果没有可用的许可，则线程将阻塞。release()方法释放一个许可。availablePermits()方法返回当前可用的许可数量。Semaphore可以用于实现资源池、连接池、限流等并发控制场景。