并发工具类：CountDownLatch、CyclicBarrier、Semaphore
在多线程的场景下，有些并发流程需要人为来控制，在JDK的并发包里提供了几个并发工具类：CountDownLatch、CyclicBarrier、Semaphore。
一、CountDownLatch
1 import java.util.concurrent.CountDownLatch;
2
3
4 public class CountDownLatchTest
5 {
//设置N为2
6 static CountDownLatch c = new CountDownLatch(2);
7 public static void main(String[] args) throws Exception
8 {
9 Thread t1 = new Thread(new Runnable()
10 {
11
12 @Override
13 public void run()
14 {
15 System.out.println("1");
//将N减1
16 c.countDown();
17 }
18 });
19
20 Thread t2 = new Thread(new Runnable()
21 {
22
23 @Override
24 public void run()
25 {
26 System.out.println("2");
27 c.countDown();
28 }
29 });
30 t1.start();
31 t2.start();
//让当前线程等待，直到计数N为0
32 c.await();
33 System.out.println("3");
34 }
35 }
执行结果：
1 2 3
这里会存在两种结果：123或者213，但是绝对不会出现3打印在1、2前面的。
new CountDownLatch(2);
这个CountDownLatch的构造函数接收一个int类型的参数作为计数器，N表示阻塞的线程必须等待N次countDown才能执行。
每次调用CountDownLatch的countDown方法时，N就会减1，而这个方法可以使用在任何地方，这里的N点可以是N个线程，也可以是一个线程中N个步骤。
而CountDownLatch的await方法则会阻塞当前线程，直到N为0的时候才能执行。
我们将上面的程序改造下，让线程中有两个打印动作，并且第二个动作前线程休眠一段时间：
1 import java.util.concurrent.CountDownLatch;
2
3
4 public class CountDownLatchTest
5 {
6 static CountDownLatch c = new CountDownLatch(2);
7 public static void main(String[] args) throws Exception
8 {
9 Thread t1 = new Thread(new Runnable()
10 {
11
12 @Override
13 public void run()
14 {
15 System.out.println("1");
16 c.countDown();
17 try
18 {
19 Thread.sleep(500);
20 System.out.println("2");
21 }
22 catch (InterruptedException e)
23 {
24 e.printStackTrace();
25 }
26 }
27 });
28
29 Thread t2 = new Thread(new Runnable()
30 {
31
32 @Override
33 public void run()
34 {
35 System.out.println("3");
36 c.countDown();
37 }
38 });
39 t1.start();
40 t2.start();
41 c.await();
42 System.out.println("4");
43 }
44 }
执行结果：
1 3 4 2
这个结果是由于在打印完1、3之后，N已经变化为0，主线程执行打印4，由于线程1休眠，所以2最后才打印。
在上面的程序中，如果将N设置为3，则主线程中的打印4永远不会执行，因为没有N永远只会到1而不会减少到0.
在这里我们想起了线程的join方法，这个方法也是可以阻塞当前线程，等待某线程执行完成。通过对比，我们可以发现使用CountDownLatch这个工具类更灵活，因为countDown可以用在任何线程的任何地方。
CountDownLatch适合一个大任务拆分成多个小任务，然后在所有子任务完成后，通知其他的后续操作开始执行。
二、同步屏障CyclicBarrier
CyclicBarrier默认的构造方法CyclicBarrier(int parties)，其参数表示屏障拦截的线程数量，每个线程调用await方法告诉CyclicBarrier我已经到达屏障，然后当前线程被阻塞，直到被拦截的线程全部都到达了屏障，然后前面被阻塞的线程才能开始执行，否则会被一直阻塞。
1 public class CyclicBarrierTest
2 {
3 static CyclicBarrier c = new CyclicBarrier(3);
4
5 public static void main(String[] args)
6 throws Throwable, BrokenBarrierException
7 {
8 Thread t1 = new Thread(new Runnable()
9 {
10 @Override
11 public void run()
12 {
13 try
14 {
15 c.await();
16 }
17 catch (InterruptedException e)
18 {
19 e.printStackTrace();
20 }
21 catch (BrokenBarrierException e)
22 {
23 e.printStackTrace();
24 }
25 System.out.println("1");
26
27 }
28 });
29 Thread t2 = new Thread(new Runnable()
30 {
31 @Override
32 public void run()
33 {
34 try
35 {
36 c.await();
37 }
38 catch (InterruptedException e)
39 {
40 e.printStackTrace();
41 }
42 catch (BrokenBarrierException e)
43 {
44 e.printStackTrace();
45 }
46 System.out.println("2");
47 }
48 });
49
50 t1.start();
51 t2.start();
52 c.await();
53 System.out.println("3");
54 }
55 }
执行结果：
3 1 2
上述中被屏障拦截的线程有3个，其中线程1和线程2执行的时候先到达屏障，然后被阻塞，主线程执行第52行到达屏障，至此阻塞的三个线程全部到达屏障，然后阻塞的线程可以去竞争CPU开始执行。
如果将拦截的线程数修改为4：
static CyclicBarrier c = new CyclicBarrier(4);
这样的话被拦截的线程数有4个，但是只有三个线程调用await方法告诉CyclicBarrier，我到达了屏障。所以这三个线程都会被阻塞。
另外还有一点就是CyclicBarrier的计数器可以重置，例如设置的是拦截线程数量为2，但是有3个线程调用了await()方法表示到达了屏障，这个时候会出现最先达到屏障的两个线程顺利执行完毕，而最后到达的第三个线程则一直被阻塞，因为它等不到另外一个线程到达屏障了。
而如果拦截线程的数量依旧为2，但是有4个线程调用了await()方法，那么这4个线程是分两批执行的，前两个线程满足拦截的线程数，到达屏障后放行；然后CyclicBarrier的计数器重置，后面两个线程到达屏障后放行。
1 import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
2 import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
3
4 import sun.java2d.SunGraphicsEnvironment.T1Filter;
5
6
7 public class CyclicBarrierTest
8 {
9 static CyclicBarrier c = new CyclicBarrier(2);
10
11 public static void main(String[] args) throws Throwable, BrokenBarrierException
12 {
13 Thread t1 = new Thread(new Runnable()
14 {
15 @Override
16 public void run()
17 {
18 try
19 {
20 c.await();
21 }
22 catch (InterruptedException e)
23 {
24 e.printStackTrace();
25 }
26 catch (BrokenBarrierException e)
27 {
28 e.printStackTrace();
29 }
30 System.out.println("1");
31
32 }
33 });
34 Thread t2 = new Thread(new Runnable()
35 {
36 @Override
37 public void run()
38 {
39 try
40 {
41 c.await();
42 }
43 catch (InterruptedException e)
44 {
45 e.printStackTrace();
46 }
47 catch (BrokenBarrierException e)
48 {
49 e.printStackTrace();
50 }
51 System.out.println("2");
52 }
53 });
54
55 Thread t3 = new Thread(new Runnable()
56 {
57 @Override
58 public void run()
59 {
60 try
61 {
62 c.await();
63 }
64 catch (InterruptedException e)
65 {
66 e.printStackTrace();
67 }
68 catch (BrokenBarrierException e)
69 {
70 e.printStackTrace();
71 }
72 System.out.println("3");
73
74 }
75 });
76 t1.start();
77 t2.start();
78 t3.start();
79 c.await();
80 System.out.println("4");
81 }
82 }
CyclicBarrier可以用于多线程计算数据，最后合并结果的场景；由于CyclicBarrier的计数器可以重置，所以可以使用它处理更为复杂的业务场景，而CountDownLatch计数器只能使用一次。
三、信号量Semaphore
无论是内部锁synchronized还是重入锁ReentrantLock，一次都只允许一个线程访问某一个资源，而信号量却可以指定多个线程同时访问某一资源；主要用来控制同时访问特定资源的线程数量，它通过协调各个线程，以保证合理的使用公共资源。
1 public class SemaphoreTest implements Runnable
2 {
3 final Semaphore s = new Semaphore(5);
4 @Override
5 public void run()
6 {
7 try
8 {
9 s.acquire();
10 Thread.sleep(1000);
11 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is done");
12 s.release();
13 }
14 catch (InterruptedException e)
15 {
16 e.printStackTrace();
17 }
18 }
19 }
public class MainTest
{
public static void main(String[] args)
{
SemaphoreTest s = new SemaphoreTest();
//创建一个可重用固定线程数的线程池，线程数量为20
ExecutorService threadPool= Executors.newFixedThreadPool(20);
for(int i=0;i<20;i++)
{
threadPool.submit(s);
}
threadPool.shutdown();
}
}
执行的结果是每五个线程为一组打印消息。
线程池里面有20个可重复使用的线程数量，但是信号量只有5个，也就是每次只能并发5个线程执行，其他线程阻塞。
信号量为5，可以认为线程池里有5把锁，每个线程调用acquire和release分别表示获取锁和释放锁，这样，通过信号量就可以调度多个线程的执行。
浙公网安备 33010602011771号