一、JUC下的工具类的使用

1.1 CountDownLatch（闭锁）

核心特性：

所有调用了await的线程会阻塞至计数器清零。 通过别的线程将计数器减少。
因此核心思想是一批调用await的线程等待另一批线程将计数器清零。

三个重要的方法：

构造方法，设置计数器：public CountDownLatch(int count)
等待的线程调用await被阻塞至计数器为0：public void await()
被等待的线程调用countDown将计数器减一：public void countDown()

使用特点：

只能用一次，计数器清零后无法再次使用
可以响应中断
计数器为0后再调用countDown方法不报错

应用场景：

一个线程等多个线程完成才继续工作。如将多个线程扔到线程池里后，一个或几个线程等待所有线程执行完后才继续执行。
多个线程等待一个线程完成才继续工作。测试场景。将多个线程阻塞在同一位置，被唤醒后可以实现并发调用某逻辑。

源码层面：

内部类继承了AQS，实现了共享锁的逻辑。
tryAcquireShared判断state是否为0
tryReleaseShared会将state减一
构造函数赋予state初始值

例子：
三个线程等待计数器清零

public static void testCountDownLatch() throws InterruptedException {
        for(int i = 0;i<3;i++){
            new Thread(()->{
                try {
                    cdl.await();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("thread:"+Thread.currentThread().getName());
            },String.valueOf(i)).start();
        }
        System.out.println("主线程睡眠2秒");
        TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
        System.out.println("主线程唤醒等待线程");
        cdl.countDown();
    }

主线程睡眠2秒
主线程唤醒等待线程
thread:2
thread:1
thread:0

CountDownLatch源码分析

1.2 CyclicBarrier（循环屏障）

核心特性：

所有调用了await的线程会被阻塞，直到调用await的线程达到某个数量才会唤醒所有线程。
因此核心思想是线程间相互等待

使用特点：

可以重复使用，在线程被唤醒后，可以重设屏障再次调用await进行阻塞。
打破屏障后，在重设屏障前，无法再次调用await进行阻塞，会抛出异常。
在所有线程未到齐前，调用reset可以打破屏障，释放所有线程，被释放的线程会抛出异常

应用场景：

流程类场景，有多段逻辑，必须所有线程执行完相同一段逻辑后才能进入下一段逻辑。

源码层面：

内部使用了ReentrantLock和Condition，依靠condition的await进行阻塞。

CyclicBarrier源码分析

1.3 Exchanger（交换器）

看这里介绍

1.4 Semaphore（信号量）

核心特性：

多个线程同一时刻只能获取固定数量的共享锁。

使用特点：

有公平和非公平两种模式
可响应中断也可不响应中断

应用场景：

限制同时访问资源的数量

源码层面：

内部类继承了AQS，实现了共享锁的逻辑。
构造函数设置state，代表可获取的共享锁数量
acquire获取指定数量锁
release释放指定数量锁

代码样例
如下代码为例，根据打印结果可以看出同一时间最多有三个线程进入同步逻辑。

public class SemaphoreTest {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);
        Semaphore semaphore = new Semaphore(3);
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            String name = "num-"+i;
            executor.execute(()->{
                try {
                    semaphore.acquire();
                    System.out.println(name);
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    semaphore.release();
                }
            });
        }
        executor.shutdown();
    }
}

Semaphore源码注释

1.5 Phaser

看这里介绍

二、各个类的区别

2.1 CountDownLatch和CyclicBarrier

相同点：

都是一组线程被阻塞，等待某个时机释放。

不同点：

被阻塞时等待的线程不同。
- CountDownLatch是一组线程等待另一组线程调用countDown方法直至将计数器清零才会被释放。
- 而CyclicBarrier是一组线程相互等待，直至所有线程都已经调用await方法才会被释放。
使用次数不同
- CountDownLatch是一次性的，计数器清零后就没用了。
- CyclicBarrier在所有线程被释放后可以重置，重复利用。
线程被唤醒后，调用countDown和await的结果不同。
- CountDownLatch调用countDown无异常
- CyclicBarrier调用await会抛出异常