CountDownLatch 倒计数锁存器

CyclicBarrier 循环栅栏锁

CycliBarriar VS CountdownLatch

Semaphore 计数信号量限制资源访问的线程数目

Exchanger 交换器

1、JUC 是指 java.util.concurrent 包，这个包俗称 JUC，里面都是解决并发问题的一些 API。

2、四大常用并发工具类: CountDownLatch、CyclicBarrier、Semaphore、ExChanger

CountDownLatch 倒计数锁存器

1、java.util.concurrent.CountDownLatch 是一个同步的辅助类，允许一个或多个线程，等待其他一组线程完成操作，再继续执行。可以理解为倒计数锁

2、再比如：主线程中开4个线程A、B、C、D去执行任务，分别是计算上一年1、2、3、4四个季度的某某数据，主线程一直等待到 A、B、C、D 执行完毕(数据计算完毕)后再进行数据汇总。

构造器

public CountDownLatch(int count) {if (count < 0) throw new IllegalArgumentException("count < 0");this.sync = new Sync(count);}

1、只有如上所示一个构造器，参数 count 表示闭锁需要等待的线程数量，这个值只能被设置一次，CountDownLatch 没有提供任何机制去重新设置这个计数值。

2、如果需要重置计数，请考虑使用 CyclicBarrier。

常用方法

await()

public void await() throws InterruptedException {sync.acquireSharedInterruptibly(1);}

1、使当前线程在锁存器倒计数至零之前一直等待，除非线程被中断。

2、如果当前计数为零，则此方法立即返回。

3、如果当前计数大于零，则出于线程调度目的，将禁用当前线程，且在发生以下两种情况之一前，该线程将一直处于休眠状态：

1）由于调用 countDown() 方法，计数到达零；

2）或者其他某个线程中断当前线程。

await(long timeout, TimeUnit unit)

1、使当前线程在锁存器倒计数至零之前一直等待，除非线程被中断或超出了指定的等待时间。

2、如果当前计数为零，则此方法立刻返回 true 值。

3、如果当前计数大于零，则出于线程调度目的，将禁用当前线程，且在发生以下三种情况之一前，该线程将一直处于休眠状态：

1）由于调用 countDown() 方法，计数到达零；

2）或者其他某个线程中断当前线程；

3）或者已超出指定的等待时间。

countDown()

public void countDown() {sync.releaseShared(1);}

1、递减锁存器的计数，如果计数到达零，则释放所有等待的线程。此方法是不会阻塞的！

2、如果当前计数大于零，则将计数减少。如果新的计数为零，出于线程调度目的，将重新启用所有的等待线程。

3、如果当前计数等于零，则不发生任何操作。

getCount()

 public long getCount() {return sync.getCount();}

1、返回当前计数。此方法通常用于调试和测试。

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CyclicBarrier 循环栅栏锁

1、java.util.concurrent.CyclicBarrier 是一个同步辅助类，允许一组线程相互之间等待，达到一个共同点，再继续执行。可以理解为循环栅栏锁

2、相比与 CountDownLatch，CyclicBarrier 有一个 reset() 方法可以将将屏障重置为其初始状态，即恢复构造器中最开始设置的个数值

3、比如：8个运动员(线程)参加赛跑，必须得所有人都准备好了，才能开始比赛。再比如：游戏一方5个人(代表5个线程)组成团队赛，必须大家都准备好了，比赛才能开始

构造器

public CyclicBarrier(int parties) {this(parties, null);}

1、创建一个新的 CyclicBarrier，会让给定数量(parties)的参与者（线程)在调用await()方法(达到了栅栏)后处于等待状态，直到所有给定线程(parties)都调用了await方法(即都达到了栅栏)时，各自才恢复运行。

2、参数：parties - 在达到栅栏(barrier) 前必须调用 await() 的线程数

3、通俗的说：先到达栅栏(调用了await方法)的线程会被阻塞，直到同一组内的所有线程都达到栅栏时，大家才接着往后运行。

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CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)

 public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) {if (parties <= 0) throw new IllegalArgumentException();this.parties = parties;this.count = parties;this.barrierCommand = barrierAction;}

1、用于在所有线程到达屏障时，优先执行 barrierAction，方便处理更复杂的业务场景

2、通俗的说：先到达栅栏(调用了await方法)的线程会被阻塞，当同一组内的所有线程都达到栅栏时，会从中随机选一个线程去执行barrierAction任务，此任务执行完成后，所有线程再接着往后运行。

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常用方法

public int await() throws InterruptedException, BrokenBarrierException {try {return dowait(false, 0L);} catch (TimeoutException toe) {throw new Error(toe); // cannot happen;}}

1、调用该方法会使当前线程在栅栏点发生阻塞，直到循环栅栏指定的线程数量都达到栅栏点时恢复执行

2、返回：到达的当前线程的索引，其中，索引 getParties() - 1 指示将到达的第一个线程，零表示最后一个到达的线程

3、如果当前线程不是到达栅栏的最后一个线程，出于调度目的，将禁用它，且在发生以下任意情况之前，该线程将一直处于休眠状态：

1）最后一个线程到达；或者

2）其他某个线程中断当前线程；或者

3）其他某个线程中断另一个等待线程；或者

4）其他某个线程在等待 barrier 时超时；或者

5）其他某个线程在此 barrier 上调用 reset()。

public int await(long timeout, TimeUnit unit)throws InterruptedException,BrokenBarrierException,TimeoutException {return dowait(true, unit.toNanos(timeout));}

1、类似于await()，只是增加了线程等待时的超时时间

2、如果超出指定的等待时间，则抛出 TimeoutException 异常。如果该时间小于等于零，则此方法根本不会等待。

public int getNumberWaiting() {final ReentrantLock lock = this.lock;lock.lock();try {return parties - count;} finally {lock.unlock();}}

1、返回当前在栅栏处等待的参与者数目，此方法主要用于调试和断言。

 public int getParties() {return parties;}

1、返回要求启动此 barrier 的参与者数目。

2、通俗的将是：获得构造函数中指定的需要在栅栏点阻塞的线程数量

    public void reset() {final ReentrantLock lock = this.lock;lock.lock();try {breakBarrier();   // break the current generationnextGeneration(); // start a new generation} finally {lock.unlock();}}

CycliBarriar VS CountdownLatch

1、CyclicBarrier 可以重复使用（reset方法可置0），而 CountdownLatch 不能重复使用。

2、Java 的 concurrent 包里面的 CountDownLatch 其实可以把它看作一个计数器，只不过这个计数器的操作是原子操作，同时只能有一个线程去操作这个计数器，也就是同时只能有一个线程去减这个计数器里面的值。

3、可以向 CountDownLatch 对象设置一个初始的数字作为计数值，任何调用这个对象上的await()方法都会阻塞，直到这个计数器的计数值被其他的线程减为0为止。

4、所以在当前计数到达零之前，await 方法会一直受阻塞。之后，会释放所有等待的线程，await的所有后续调用都将立即返回。这种现象只出现一次——计数无法被重置。如果需要重置计数，请考虑使用 CyclicBarrier。

5、CyclicBarrier 是一个同步辅助类，它允许一组线程互相等待，直到到达某个公共屏障点。在涉及一组固定大小的线程的程序中，这些线程必须不时地互相等待，此时 CyclicBarrier 很有用。因为该 barrier 在释放等待线程后可以重用，所以称它为循环的 barrier。

Semaphore 计数信号量限制资源访问的线程数目

public class java.util.concurrent.Semaphore implements java.io.Serializable {

1、JDK1.5 提供的 Semaphone 计数信号量维护了一个许可证集，线程中调用 acquire() 方法从 Semaphone 中获取许可证，得到了许可证，Semaphone 的许可证数减1，线程继续向后运行，未得到许可证时，线程一直阻塞在 acquire()。

2、线程中获得许可执行完毕后，使用 release() 方法归还许可证到 Semaphone，Semaphone 的许可证数加1，此时其余阻塞在 acquire() 的线程便可以获取其它线程归还的许可证后继续执行。

3、Semaphore 只对可用许可的号码进行计数，并采取相应的行动，信号量常常用于多线程的代码中，限制访问某些资源（物理或逻辑的）的线程数目，比如数据库连接池。

4、因为 Semaphone 的许可证数量是固定的，所以同一时刻最多只能有 Semaphone 许可证同等数量的线程访问，其余线程访问时必须等待已经拿到许可证的线程执行完毕(执行完毕的线程要归还许可证)。

常用方法

构造方法摘要
`Semaphore(int permits)`	创建具有给定的许可数和非公平的公平设置的 `Semaphore`。
`Semaphore(int permits, boolean fair)`	创建具有给定的许可数和给定的公平设置的 `Semaphore`。

方法摘要
`acquire()`	从此信号量获取一个许可，在提供一个许可前一直将线程阻塞，否则线程被中断。获取一个许可（如果提供了一个）并立即返回，将可用的许可数减 1。
`acquire(int permits)`	从此信号量获取给定数目的许可，在提供这些许可前一直将线程阻塞，或者线程已被中断。
`availablePermits()`	返回此信号量中当前可用的许可数。
`drainPermits()`	获取并返回立即可用的所有许可。
`release()`	释放一个许可，将其返回给信号量。
`release(int permits)`	释放给定数目的许可，将其返回到信号量。
`toString()`	返回标识此信号量的字符串，以及信号量的状态。
`tryAcquire(long timeout, TimeUnit unit)`	如果在给定的等待时间内，此信号量有可用的许可并且当前线程未被中断，则从此信号量获取一个许可。

在线演示源码：src/test/java/org/example/se/concurrent/SemaphoreTest.java · 汪少棠/java-se - Gitee.com

Exchanger 交换器

1、Exchanger,俗称交换器,用于在线程之间交换数据,但是比较受限,因为只能两个线程之间交换数据

在线演示源码：src/test/java/org/example/se/concurrent/ExchangeTest.java · 汪少棠/java-se - Gitee.com

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