CounDownLatch、CyclicBarrier、Semaphore

CountDownLatch
CountDownLatch是在java1.5被引入，跟它一起被引入的工具类还有CyclicBarrier、Semaphore、concurrentHashMap和BlockingQueue。

CountDownLatch概念

CountDownLatch是一个同步工具类，用来协调多个线程之间的同步，或者说起到线程之间的通信（而不是用作互斥的作用）。

CountDownLatch能够使一个线程在等待另外一些线程完成各自工作之后，再继续执行。使用一个计数器进行实现。计数器初始值为线程的数量。当每一个线程完成自己任务后，计数器的值就会减一。当计数器的值为0时，表示所有的线程都已经完成一些任务，然后在CountDownLatch上等待的线程就可以恢复执行接下来的任务。

CountDownLatch的用法

CountDownLatch典型用法：1、某一线程在开始运行前等待n个线程执行完毕。将CountDownLatch的计数器初始化为new CountDownLatch(n)，每当一个任务线程执行完毕，就将计数器减1 countdownLatch.countDown()，当计数器的值变为0时，在CountDownLatch上await()的线程就会被唤醒。一个典型应用场景就是启动一个服务时，主线程需要等待多个组件加载完毕，之后再继续执行。

CountDownLatch典型用法：2、实现多个线程开始执行任务的最大并行性。注意是并行性，不是并发，强调的是多个线程在某一时刻同时开始执行。类似于赛跑，将多个线程放到起点，等待发令枪响，然后同时开跑。做法是初始化一个共享的CountDownLatch(1)，将其计算器初始化为1，多个线程在开始执行任务前首先countdownlatch.await()，当主线程调用countDown()时，计数器变为0，多个线程同时被唤醒。

// 当一个任务需要多任务同时进行，提高效率，缩短串行执行时间。cdl.await最后等待位置
public static void main(String[] args) {
    CountDownLatch cdl = new CountDownLatch(3);
    ExecutorService executor = new ThreadPoolExecutor(3, 3, 0L, TimeUnit.MILLISECONDS, new LinkedBlockingDeque<Runnable>());

    for (int i = 0; i < 3; i++) {
        executor.execute(() -> {cdl.countDown(); System.out.println(String.valueOf(1111));});
    }

    try {
        cdl.await();
        System.out.println("线程结束");
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
    executor.shutdown();
}

CyclicBarrier

CyclicBarrier栅栏类似于赛跑同一起跑线
public static void main(String[] args) {
    CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(2, () -> {
        System.out.println("栅栏中的线程执行完成");
    });
    ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(2);

    executorService.submit(() -> {
        try {
            cyclicBarrier.await();
            System.out.println("线程1：" + Thread.currentThread().getName());
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    });

    executorService.submit(() -> {
        try {
            cyclicBarrier.await();
            System.out.println("线程2：" + Thread.currentThread().getName());
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
    });

    executorService.shutdown();
}

Semaphore
Semaphore 是一个计数信号量，必须由获取它的线程释放。
常用于限制可以访问某些资源的线程数量。
//创建具有给定的许可数和非公平的公平设置的 Semaphore。
Semaphore(int permits)
//创建具有给定的许可数和给定的公平设置的 Semaphore。
Semaphore(int permits, boolean fair)
使用最基本的acquire方法和release方法就可以实现Semaphore最常见的功能。

public class StudySemaphore {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();

        //信号量，只允许 3个线程同时访问
        Semaphore semaphore = new Semaphore(3);

        for (int i=0;i<10;i++){
            final long num = i;
            executorService.submit(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        //获取许可
                        semaphore.acquire();
                        //执行
                        System.out.println("Accessing: " + num);
                        Thread.sleep(new Random().nextInt(5000)); // 模拟随机执行时长
                        //释放
                        semaphore.release();
                        System.out.println("Release..." + num);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            });
        }

        executorService.shutdown();
    }
}