CyclicBarrier、CountDownLatch、Semaphore的用法

CountDownLatch（线程计数器 ）

CountDownLatch 类位于java.util.concurrent 包下，利用它可以实现类似计数器的功能。比如有一个任务A，它要等待其他4 个任务执行完毕之后才能执行，此时就可以利用CountDownLatch来实现这种功能了。

final CountDownLatch latch = new CountDownLatch( 2 );
new Thread()
{
    public void run()
    {
        System.out.println( "子线程" + Thread.currentThread().getName() + "正在执行" );
        Thread.sleep( 3000 );
        System.out.println( "子线程" + Thread.currentThread().getName() + "执行完毕" );
        latch.countDown();
    };
}.start();
new Thread()
{
    public void run()
    {
        System.out.println( "子线程" + Thread.currentThread().getName() + "正在执行" );
        Thread.sleep( 3000 );
        System.out.println( "子线程" + Thread.currentThread().getName() + "执行完毕" );
        latch.countDown();
    };
}.start();
System.out.println( "等待2 个子线程执行完毕..." );
latch.await();
System.out.println( "2 个子线程已经执行完毕" );
System.out.println( "继续执行主线程" );
}

CyclicBarrier（回环栅栏-等待至barrier 状态再全部同时执行）

字面意思回环栅栏，通过它可以实现让一组线程等待至某个状态之后再全部同时执行。叫做回环因为当所有等待线程都被释放以后，CyclicBarrier 可以被重用。我们暂且把这个状态就叫做barrier，当调用await()方法之后，线程就处于barrier 了。
CyclicBarrier 中最重要的方法就是await 方法，它有2 个重载版本：

1. public int await()：用来挂起当前线程，直至所有线程都到达barrier 状态再同时执行后续任务；
2. public int await(long timeout, TimeUnit unit)：让这些线程等待至一定的时间，如果还有线程没有到达barrier 状态就直接让到达barrier 的线程执行后续任务。
   具体使用如下，另外CyclicBarrier 是可以重用的。

public static void main( String[] args )
{
    int n = 4;
    CyclicBarrier   barrier = new CyclicBarrier(n);
    for ( int i = 0; i < N; i++ )
        new Writer( barrier ).start();
}


static class Writer extends Thread {
    private CyclicBarrier cyclicBarrier;
    public Writer( CyclicBarrier cyclicBarrier )
    {
        this.cyclicBarrier = cyclicBarrier;
    }


    @Override
    public void run()
    {
        try {
            Thread.sleep( 5000 ); /* 以睡眠来模拟线程需要预定写入数据操作 */
            System.out.println( " 线程" + Thread.currentThread().getName() + " 写入数据完毕，等待其他线程写入完毕" );
            cyclicBarrier.await();
        } catch ( InterruptedException e ) {
            e.printStackTrace();
        }catch ( BrokenBarrierException e ) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println( "所有线程写入完毕，继续处理其他任务，比如数据操作" );
    }
}

Semaphore（信号量-控制同时访问的线程个数）

Semaphore 翻译成字面意思为 信号量，Semaphore 可以控制同时访问的线程个数，通过acquire() 获取一个许可，如果没有就等待，而 release() 释放一个许可。
Semaphore 类中比较重要的几个方法：

1. public void acquire(): 用来获取一个许可，若无许可能够获得，则会一直等待，直到获得许可。
2. public void acquire(int permits):获取permits 个许可
3. public void release() { } :释放许可。注意，在释放许可之前，必须先获获得许可。
4. public void release(int permits) { }:释放permits 个许可上面4 个方法都会被阻塞，如果想立即得到执行结果，可以使用下面几个方法。
5. public boolean tryAcquire():尝试获取一个许可，若获取成功，则立即返回true，若获取失败，则立即返回false
6. public boolean tryAcquire(long timeout, TimeUnit unit):尝试获取一个许可，若在指定的时间内获取成功，则立即返回true，否则则立即返回false
7. public boolean tryAcquire(int permits):尝试获取permits 个许可，若获取成功，则立即返回true，若获取失败，则立即返回false
8. public boolean tryAcquire(int permits, long timeout, TimeUnit unit): 尝试获取permits个许可，若在指定的时间内获取成功，则立即返回true，否则则立即返回false
9. 还可以通过availablePermits()方法得到可用的许可数目。
   例子：若一个工厂有5 台机器，但是有8 个工人，一台机器同时只能被一个工人使用，只有使用完了，其他工人才能继续使用。那么我们就可以通过Semaphore 来实现：

int n = 8; /* 工人数 */
Semaphore semaphore = new Semaphore(5); /* 机器数目 */
for(int i = 0; i < N; i++) new Worker(i, semaphore).start();
}
static class Worker extends Thread
{
    private int num;
    private Semaphore semaphore;
    public Worker(int num, Semaphore semaphore)
    {
        this.num = num;
        this.semaphore = semaphore;
    }@
    Override
    public void run()
    {
        try
        {
            semaphore.acquire();
            System.out.println("工人" + this.num + "占用一个机器在生产...");
            Thread.sleep(2000);
            System.out.println("工人" + this.num + "释放出机器");
            semaphore.release();
        }
        catch(InterruptedException e)
        {
            e.printStackTrace();
        }
    }

CountDownLatch 和CyclicBarrier 都能够实现线程之间的等待，只不过它们侧重点不同：
CountDownLatch 一般用于某个线程A 等待若干个其他线程执行完任务之后，它才执行;而CyclicBarrier 一般用于一组线程互相等待至某个状态，然后这一组线程再同时执行;
另外，CountDownLatch 是不能够重用的，而CyclicBarrier 是可以重用的。
Semaphore 其实和锁有点类似，它一般用于控制对某组资源的访问权限。