CountDownLatch、CyclicBarrier和Semaphore
1、等待多线程完成的CountDownLatch
ountDownLatch类位于java.util.concurrent包下，利用它可以实现类似计数器的功能。CountDownLatch允许一个或多个线程等待其他线程完成操作。
假设有一个需求：需要解析一个Excel中的多个sheet的数据，此时可以考虑使用多线程，每个线程解析一个sheet里的数据，等到所有的sheet都解析完之后，程序需要提示解析完成。在这个需求中，要实现主线程等待所有线程完成sheet的解析操作，最简单的做法就是使用join()方法，如下所示：
public class JoinCountDownLatch {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
Thread parser1 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
}
});
Thread parser2 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("parser2 finish");
}
});
parser1.start();
parser2.start();
parser1.join();
parser2.join();
System.out.println("all parser finish");
}
}
join用于让当前执行线程等待join线程执行结束。其实现原理就是不停检查join线程是否存活，如果join线程存活则让当前线程永远等待。直到join线程中止后，线程的this.notifyAll()方法会被调用，调用notifyAll()方法是在JVM里面实现的，在JDK中看不到。
在JDK 1.5之后的并发包中提供的CountDownLatch也可以实现join的功能，并且比join的功能更多。
*/
public CountDownLatch(int count) {
if (count < 0) throw new IllegalArgumentException("count < 0");
this.sync = new Sync(count);
}
CountDownLatch中较为重要的三个方法，当我们调用countDown方法是，count值就会键1。由于countDown方法可以用在任何地方，所以这里的count，可以是count个线程，也可以是1个线程中的count个执行步骤。用在多个线程时，只需要把这个CountDownLatch的引用传递到线程中。
用下面一个例子来简单介绍一下CountDownLatch的使用方法
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
/**
* CountDownLatch的简单用法
* @author LXH
*
*/
public class CountDownLatchTest {
private static CountDownLatch c = new CountDownLatch(2);
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println(1);
c.countDown();
System.out.println(2);
c.countDown();
}
}).start();
c.await(); // 只有当count值为0后才继续执行
System.out.println(3);
}
}
2.同步屏障CyclicBarrier
CyclicBarrier意思是可循环使用（Cyclic）的屏障（Barrier），要做的事情是，让一组线程到达一个屏障（同步点）时被阻塞，知道最后一个线程到达屏障时，屏障才会开门，所有被屏障拦截的线程才会继续运行。
当线程到达屏障时，每个线程调用await方法告诉CyclicBarrier我已经到达了屏障，然后当前线程被阻塞。实例代码如下所示。
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
/**
* 因为主线程和子线程的调度是由CPU决定的，两个线程都有可能先执行，所以会产生两种输出：1 2 或 2 1.
*
*/
public class CyclicBarrierTest {
private static CyclicBarrier c = new CyclicBarrier(2);
public static void main(String[] args) {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
c.await();
} catch (Exception e) {
}
System.out.println(1);
}
}).start();;
try {
c.await();
} catch (Exception e) {
}
System.out.println(2);
}
}
CyclicBarrier可以用于多线程计算数据，最后合并计算结果的场景。
CountDownLatch的计数器只能使用一次（不能中间改变count的值），而CyclicBarrier的计数器可以使用reset()方法重置。所以CyclicBarrier能处理更为复杂的业务场景。
3.控制并发线程数的Semaphore
Semaphore（信号量）是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。
Semaphore的用法很简单，首先线程使用Semaphore的acquire()方法获取一个许可证，使用完之后调用release()方法归还许可证。还可以使用tryAcquire()方法尝试获取许可证。
Semaphore可以用于做流量控制，特别是公共资源有限的应用场景，比如数据库连接。
eg：假如有一个需求，要读取几万个文件的数据，因为都是IO密集型任务，我们可以启动几十个线程并发地读取，但是如果读到内存后，还需要存储到数据库中，而数据库的连接数只有10个，这是我们必须控制只有10个线程同时获取数据库连接保存数据，否则会报错无法获取数据库连接。这时，就可以使用Semaphore来做流量控制。
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;
/**
* 虽然有30个线程在执行，但是只允许10个线程并发执行
* @author LXH
*
*/
public class SemaphoreTest {
private static final int THREAD_COUNT = 30;
private static ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(THREAD_COUNT);
private static Semaphore s = new Semaphore(10);
public static void main(String[] args) {
for(int i = 0; i < THREAD_COUNT; i++) {
threadPool.execute(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
s.acquire();
System.out.println("获取成功，save data");
s.release();
} catch (Exception e) {
}
}
});
}
threadPool.shutdown();
}
}
4.线程间交换数据的Exchanger
Exchanger（交换者）是一个用于线程间协作的工具类。Exchanger用于进行线程间的数据交换。它提供一个同步点，在这个同步点，两个线程可以交换彼此的数据。这两个线程通过exchange方法交换数据，如果第一个线程先执行exchange()方法，它会一直等待第二个线程也执行exchange()方法，当这两个线程都达到同步点时，这两个线程就可以交换数据，将本线程生产出来的数据传递给对方
