线程同步工具类 2020面试必看

CountDownLatch和CyclicBarrier都有让多个线程等待同步然后再开始下一步动作的意思，但是CountDownLatch的下一步的动作实施者是主线程，主线程等待其他线程，具有不可重复性；而CyclicBarrier的下一步动作实施者还是“其他线程”本身，线程互相等待，具有往复多次实施动作的特点。

Condition

Condition是一种广义上的条件队列，它为线程提供了一种更为灵活的等待/通知模式，Condition是一个接口，它的实现ConditionObject是AQS的一个内部类，Conditon必须配合锁一起使用。condition调用await会释放锁，调用condition.await()、condition.signal()的线程必须已经获取了锁，否则会抛出IllegalMonitorStateException异常.

CountDownLatch

其作用是设置一个屏障，当到达屏障点的线程达到指定数量时，继续往下执行。用于控制多线程在某一个点同步等待。内部采用共享锁实现。

构造方法：CountDownLatch(int count) count表示需要达到屏障点的线程数量

核心方法：

    countDown（）线程调用该方法，计数减1，当计数为0，放行

    await() 屏障点，使当前线程阻塞，直到count为零时才往下继续执行

缺点：不能重用

循环栅栏CyclicBarrier

CyclicBarrier是一个同步辅助类，它允许一组线程互相等待。

它有两个构造方法：

    CyclicBarrier(int parties)：创建一个新的CyclicBarrier，拦截线程数为parties

    CyclicBarrier(int parties，Runnable barrierAction)：创建一个CyclicBarrier，拦截线程数位parties，当所有线程到达屏障点时，执行barrierAction中的动作

核心方法await()

优点：可重用

缺点：不能动态增加计数，也不能动态减少计数

信号量Semaphore

Semaphore资源共享控制器，其作用是控制同一时间内，有多少个线程可以同时访问特定的资源。内部采用共享锁实现。

常用于实现资源池，如数据库连接池，线程池...
以Semaphore为例，其内部维护一组资源，可以通过构造函数指定数目，其它线程在执行的时候，可以通过acquire方法获取资源，有的话，继续执行（使用结束后释放资源），没有资源的话将阻塞直到有其它线程调用release方法释放资源；

构造函数：

    Semaphore(int permits)：新建一个Semaphore，许可数为permits

    Semaphore(int permits, boolean fair)：创建一个有permits个许可和给定公平性的Semaphore

核心方法：

    acquire() 获取一个许可

    acquire(int permits) 获取permits个许可

    release() 释放一个许可

    release(int permits) 释放permits个许可

Exchanger

作用是使得两个线程之间可以进行数据交换

构造方法：

    Exchanger() 创建一个交换器

核心方法：

exchange(E e)执行数据交换，此方法会阻塞，直到有另一个线程和它进行数据交换或者被打断为止

LinkedBlockingQueue

阻塞队列提供了可阻塞的入队和出对操作，如果队列满了，入队操作将阻塞直到有空间可用，如果队列空了，出队操作将阻塞直到有元素可用；

队列可以为有界和无界队列，无界队列不会满，因此入队操作将不会阻塞；

下面将使用阻塞队列LinkedBlockingQueue举个生产者-消费者例子，生产者每隔1秒生产1个产品，然后有6个消费者在消费产品，可以发现，每隔1秒，只有一个消费者能够获取到产品消费，其它线程只能等待...

 

Java的CAS操作

CAS操作时Java的JUC包的实现基础。Java中的CAS操作依赖于Unsafe类的实现，它提供了硬件级别的原子操作。

来看看Unsafe内常用的比较设置的方法compareAndSwap：

public final native boolean compareAndSwapInt(Object var1, long var2, int var4, int var5);

它有四个参数，分别表示：对象，对象地址，预期值，修改值

CPU提供了两种方法来实现多处理器的原子操作：总线加锁或者缓存加锁。

总线加锁：总线加锁就是使用处理器提供的一个LOCK#信号，当一个处理器在总线上输出此信号时，其他处理器的请求都将被阻塞。此方法的缺点显而易见，加锁时，其他处理器均不能处理共享内存，消耗太大

缓存加锁：不直接操作主内存，而是操作高速缓存，通过缓存一致性协议来保证数据的一致性