CountDownLatch vs Semaphore：并发编程中的利器

CountDownLatch vs Semaphore：并发编程中的利器

在并发编程中，CountDownLatch 和 Semaphore 是两个非常重要的同步工具，它们在不同的场景下发挥着各自的作用。本文将详细介绍这两种工具的区别、使用场景以及它们在实际应用中的表现。

CountDownLatch

CountDownLatch 是一个同步辅助类，它允许一个或多个线程等待，直到在其他线程中执行的一组操作完成。它的主要特点是：

一次性使用：一旦计数器达到零，latch就不能再被重置。
等待和释放：一个线程可以等待，直到计数器变为零；其他线程可以调用countDown()方法来减少计数器。

使用场景：

并发测试：在测试环境中，确保所有线程都准备好后再开始测试。
启动多个服务：等待所有服务启动完成后再进行下一步操作。
等待任务完成：例如，在一个任务完成之前，主线程需要等待所有子任务完成。

示例：

CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3);
// 三个线程执行任务
for (int i = 0; i < 3; i++) {
    new Thread(() -> {
        try {
            // 模拟任务执行
            Thread.sleep(1000);
            latch.countDown();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }).start();
}
// 主线程等待
latch.await();
System.out.println("所有任务完成");

Semaphore

Semaphore 是一个计数信号量，它维护了一个许可集，线程可以从中获取许可（通过acquire()方法），并在使用完后释放许可（通过release()方法）。它的特点包括：

可重用：信号量可以被多次使用，许可可以被释放和重新获取。
控制资源访问：限制同时访问某一资源的线程数量。

使用场景：

资源池：例如数据库连接池，限制同时连接的数量。
流量控制：限制对某个服务的并发访问量。
并发执行：控制并发线程的数量，确保系统不会因为过多的并发而崩溃。

示例：

Semaphore semaphore = new Semaphore(5); // 最多允许5个线程同时访问
for (int i = 0; i < 10; i++) {
    new Thread(() -> {
        try {
            semaphore.acquire();
            // 模拟资源使用
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "使用资源");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            semaphore.release();
        }
    }).start();
}

区别与选择

CountDownLatch 适用于一次性事件，通常用于等待多个线程完成任务后再继续执行。
Semaphore 适用于需要控制资源访问的场景，可以重复使用，适合于需要限制并发访问的场合。

在选择使用哪种工具时，需要考虑以下几点：

任务的性质：如果是等待一组任务完成，使用CountDownLatch；如果是控制资源访问，使用Semaphore。
重用性：如果需要多次使用，Semaphore更合适。
并发控制：如果需要限制并发线程数量，Semaphore是更好的选择。

结论

CountDownLatch 和 Semaphore 在并发编程中各有千秋。理解它们的使用场景和特性，可以帮助开发者在合适的场景下选择合适的工具，从而提高程序的并发性能和稳定性。无论是等待任务完成还是控制资源访问，这两个工具都为开发者提供了强大的支持。希望通过本文的介绍，大家能对CountDownLatch 和 Semaphore 有更深入的理解，并在实际项目中灵活运用。