Java同步工具类总结

先谈谈闭锁和栅栏的区别：

1.关键区别在于，所有线程必须同时到达栅栏位置，才能继续执行。

2.闭锁用于等待某一个事件的发生，举例：CountDownLatch中await方法等待计数器为零时，所有事件才可继续执行。而栅栏是等待其他线程到位，所有事件才可继续下一步。例如：几个家庭决定在某个地方集合：“所有人6:00在麦当劳碰头，到了以后要等其他人，之后再讨论下一步要做的事情”。

Semaphore（闭锁）

这个东西和之前的synchronized干的事差不多。
synchronized保证了,我管理的那部分代码同一时刻只有一个线程能访问
Semaphore保证了,我管理的那部分代码同一时刻最多可以有n个线程访问

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Semaphore;  

public class SemaphoreTest {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
        final  Semaphore sp = new Semaphore(3);
        for(int i=0;i<10;i++){
            Runnable runnable = new Runnable(){
                    public void run(){
                    try {
                        sp.acquire();
                    } catch (InterruptedException e1) {
                        e1.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() +
                            "进入，当前已有" + (3-sp.availablePermits()) + "个并发");
                    try {
                        Thread.sleep((long)(Math.random()*10000));
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() +
                            "即将离开");
                    sp.release();
                    //下面代码有时候执行不准确，因为其没有和上面的代码合成原子单元
                    System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() +
                            "已离开，当前已有" + (3-sp.availablePermits()) + "个并发");
                }
            };
            service.execute(runnable);
        }
    }  

}

运行结果如下：

线程pool-1-thread-2进入，当前已有2个并发
线程pool-1-thread-1进入，当前已有2个并发
线程pool-1-thread-3进入，当前已有3个并发
线程pool-1-thread-1即将离开
线程pool-1-thread-1已离开，当前已有2个并发
线程pool-1-thread-4进入，当前已有3个并发
线程pool-1-thread-3即将离开
线程pool-1-thread-3已离开，当前已有2个并发
线程pool-1-thread-5进入，当前已有3个并发
线程pool-1-thread-2即将离开
线程pool-1-thread-2已离开，当前已有2个并发
线程pool-1-thread-6进入，当前已有3个并发
线程pool-1-thread-4即将离开
线程pool-1-thread-4已离开，当前已有2个并发
线程pool-1-thread-7进入，当前已有3个并发
线程pool-1-thread-5即将离开
线程pool-1-thread-5已离开，当前已有2个并发
线程pool-1-thread-8进入，当前已有3个并发
线程pool-1-thread-8即将离开
线程pool-1-thread-9进入，当前已有3个并发
线程pool-1-thread-8已离开，当前已有3个并发
线程pool-1-thread-6即将离开
线程pool-1-thread-6已离开，当前已有2个并发
线程pool-1-thread-10进入，当前已有3个并发
线程pool-1-thread-10即将离开
线程pool-1-thread-10已离开，当前已有2个并发
线程pool-1-thread-7即将离开
线程pool-1-thread-7已离开，当前已有1个并发
线程pool-1-thread-9即将离开
线程pool-1-thread-9已离开，当前已有0个并发

参考链接：http://www.cnblogs.com/nullzx/archive/2016/03/12/5270233.html

CountDownLatch （闭锁）

它保证了什么功能呢?其实和CycliBarrier也类似。

看下面这个图

这就是CycleBarrier,线程自己管理自己,大家看到人都到齐了,才继续走。

这个是CountDownLatch,由他人来协调进度。

例如跑步的时候,有个裁判,等所有的人都到齐了,他吹哨,然后大家开始跑,等所有人都跑完了,他才公布成绩。

import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;  

public class CountdownLatchTest {  

    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
        final CountDownLatch cdOrder = new CountDownLatch(1);
        final CountDownLatch cdAnswer = new CountDownLatch(3);
        for(int i=0;i<3;i++){
            Runnable runnable = new Runnable(){
                    public void run(){
                    try {
                        System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() +
                                "正准备接受命令");
                        cdOrder.await();
                        System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() +
                        "已接受命令");
                        Thread.sleep((long)(Math.random()*10000));
                        System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() +
                                "回应命令处理结果");
                        cdAnswer.countDown();
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            };
            service.execute(runnable);
        }
        try {
            Thread.sleep((long)(Math.random()*10000));  

            System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() +
                    "即将发布命令");
            cdOrder.countDown();
            System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() +
            "已发送命令，正在等待结果");
            cdAnswer.await();
            System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() +
            "已收到所有响应结果");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }
        service.shutdown();  

    }
}

运行结果如下

线程pool-1-thread-3正准备接受命令
线程pool-1-thread-1正准备接受命令
线程pool-1-thread-2正准备接受命令
线程main即将发布命令
线程main已发送命令，正在等待结果
线程pool-1-thread-3已接受命令
线程pool-1-thread-2已接受命令
线程pool-1-thread-1已接受命令
线程pool-1-thread-3回应命令处理结果
线程pool-1-thread-1回应命令处理结果
线程pool-1-thread-2回应命令处理结果
线程main已收到所有响应结果

CountDownLatch里面有个计数器,初始值就是new countdownlatch时传入的

wait方法会一直等待,直到计数器的值变为0

coutdown方法可以让计数器的值减一

CycleBarrier（栅栏）

CycleBarrier 能做到让n个线程互相等待,当n个线程都做到某一步后,再继续下一步。

例如下面的例子,5个人去旅游,设置abc三个中途节点,所有人都到达a之后在继续走向b,所有人都到达b,然后才继续走向c。

import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;  

public class CyclicBarrierTest {  

    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
        final  CyclicBarrier cb = new CyclicBarrier(3);
        for(int i=0;i<3;i++){
            Runnable runnable = new Runnable(){
                    public void run(){
                    try {
                        Thread.sleep((long)(Math.random()*10000));
                        System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() +
                                "即将到达集合地点1，当前已有" + (cb.getNumberWaiting()+1) + "个已经到达，" + (cb.getNumberWaiting()==2?"都到齐了，继续走啊":"正在等候"));
                        cb.await();  

                        Thread.sleep((long)(Math.random()*10000));
                        System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() +
                                "即将到达集合地点2，当前已有" + (cb.getNumberWaiting()+1) + "个已经到达，" + (cb.getNumberWaiting()==2?"都到齐了，继续走啊":"正在等候"));
                        cb.await();
                        Thread.sleep((long)(Math.random()*10000));
                        System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() +
                                "即将到达集合地点3，当前已有" + (cb.getNumberWaiting() + 1) + "个已经到达，" + (cb.getNumberWaiting()==2?"都到齐了，继续走啊":"正在等候"));
                        cb.await();
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            };
            service.execute(runnable);
        }
        service.shutdown();
    }
}

运行结果如下：

线程pool-1-thread-2即将到达集合地点1，当前已有1个已经到达，正在等候
线程pool-1-thread-1即将到达集合地点1，当前已有2个已经到达，正在等候
线程pool-1-thread-3即将到达集合地点1，当前已有3个已经到达，都到齐了，继续走啊
线程pool-1-thread-1即将到达集合地点2，当前已有1个已经到达，正在等候
线程pool-1-thread-3即将到达集合地点2，当前已有2个已经到达，正在等候
线程pool-1-thread-2即将到达集合地点2，当前已有3个已经到达，都到齐了，继续走啊
线程pool-1-thread-1即将到达集合地点3，当前已有1个已经到达，正在等候
线程pool-1-thread-2即将到达集合地点3，当前已有2个已经到达，正在等候
线程pool-1-thread-3即将到达集合地点3，当前已有3个已经到达，都到齐了，继续走啊

Exchange（栅栏）

A线程有数据1,它需要与B线程的数据2做交换
B线程有数据2,它需要与A线程的数据1做交换

那么什么时候交换呢?得等AB都做好准备才行。

import java.util.concurrent.Exchanger;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;  

public class ExchangerTest {  

    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
        final Exchanger<String> exchanger = new Exchanger<String>();
        service.execute(new Runnable(){
            public void run() {
                try {                 

                    String data1 = "zxx";
                    System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() +
                    "正在把数据" + data1 +"换出去");
                    Thread.sleep((long)(Math.random()*10000));
                    String data2 = (String)exchanger.exchange(data1);
                    System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() +
                    "换回的数据为" + data2);
                }catch(Exception e){  

                }
            }
        });
        service.execute(new Runnable(){
            public void run() {
                try {                 

                    String data1 = "lhm";
                    System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() +
                    "正在把数据" + data1 +"换出去");
                    Thread.sleep((long)(Math.random()*10000));
                    String data2 = (String)exchanger.exchange(data1);
                    System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() +
                    "换回的数据为" + data2);
                }catch(Exception e){  

                }
            }
        });
    }
}

运行结果如下：

线程pool-1-thread-1正在把数据zxx换出去
线程pool-1-thread-2正在把数据lhm换出去
线程pool-1-thread-2换回的数据为zxx
线程pool-1-thread-1换回的数据为lhm