本文转自http://blog.csdn.net/u010942020/article/details/79352560 感谢作者

一、Java多线程总结：

描述线程的类：Runable和Thread都属于java.lang包。

内置锁synchronized属于jvm关键字，内置条件队列操作接口Object.wait()/notify()/notifyAll()属于java.lang包。

提供内存可见性和防止指令重排的volatile属于jvm关键字。

而java.util.concurrent包(J.U.C)中包含的是java并发编程中有用的一些工具类，包括几个部分：

locks部分：包含在java.util.concurrent.locks包中，提供显式锁(互斥锁和速写锁)相关功能。

atomic部分：包含在java.util.concurrent.atomic包中，提供原子变量类相关的功能，是构建非阻塞算法的基础。

executor部分：散落在java.util.concurrent包中，提供线程池相关的功能。

collections部分：散落在java.util.concurrent包中，提供并发容器相关功能。

tools部分：散落在java.util.concurrent包中，提供同步工具类，如信号量、闭锁、栅栏等功能。

二、同步工具类详解

1、Semaphore信号量：跟锁机制存在一定的相似性，semaphore也是一种锁机制，所不同的是，reentrantLock是只允许一个线程获得锁，而信号量持有多个许可(permits)，允许多个线程获得许可并执行。可以用来控制同时访问某个特定资源的操作数量，或者同时执行某个指定操作的数量。

示例代码：

5 public class TIJ_semaphore {

6 public static void main(String[] args) {

7 ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();

8 final Semaphore semp = new Semaphore(5); // 5 permits

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10 for (int index = 0; index < 20; index++) {

11 final int NO = index;

12 Runnable run = new Runnable() {

13 public void run() {

14 try {

// if 1 permit avaliable, thread will get a permits and go; if no permit avaliable, thread will block until 1 avaliable

15 semp.acquire();

16 System.out.println("Accessing: " + NO);

17 Thread.sleep((long) (10000);

18 semp.release();

19 } catch (InterruptedException e) {

20 }

21 }

22 };

23 exec.execute(run);

24 }

25 exec.shutdown();

26 }

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2、CountDownLatch闭锁：允许一个或多个线程一直等待，直到其他线程的操作执行完后再执行。CountDownLatch是通过一个计数器来实现的，计数器的初始值为线程的数量。每当一个线程完成了自己的任务后，计数器的值就会减1。当计数器值到达0时，它表示所有的线程已经完成了任务，然后在闭锁上等待的线程就可以恢复执行任务。

主要方法：

1. CountDownLatch.await()：将某个线程阻塞住，直到计数器count=0才恢复执行。

2. CountDownLatch.countDown()：将计数器count减1。

使用场景：

1. 实现最大的并行性：有时我们想同时启动多个线程，实现最大程度的并行性。例如，我们想测试一个单例类。如果我们创建一个初始计数为1的CountDownLatch，并让所有线程都在这个锁上等待，那么我们可以很轻松地完成测试。我们只需调用 一次countDown()方法就可以让所有的等待线程同时恢复执行。

2. 开始执行前等待n个线程完成各自任务：例如应用程序启动类要确保在处理用户请求前，所有N个外部系统已经启动和运行了。

3. 死锁检测：一个非常方便的使用场景是，你可以使用n个线程访问共享资源，在每次测试阶段的线程数目是不同的，并尝试产生死锁。

4. 计算并发执行某个任务的耗时。

示例代码：

public class CountDownLatchTest {

public void timeTasks(int nThreads, final Runnable task) throws InterruptedException{

final CountDownLatch startGate = new CountDownLatch(1);

final CountDownLatch endGate = new CountDownLatch(nThreads);

for(int i = 0; i < nThreads; i++){

Thread t = new Thread(){

public void run(){

try{

startGate.await();

try{

task.run();

}finally{

endGate.countDown();

}

}catch(InterruptedException ignored){

}

}

};

t.start();

}

long start = System.nanoTime();

System.out.println("打开闭锁");

startGate.countDown();

endGate.await();

long end = System.nanoTime();

System.out.println("闭锁退出，共耗时" + (end-start));

}

public static void main(String[] args) throws InterruptedException{

CountDownLatchTest test = new CountDownLatchTest();

test.timeTasks(5, test.new RunnableTask());

}

class RunnableTask implements Runnable{

@Override

public void run() {

System.out.println("当前线程为：" + Thread.currentThread().getName());

}

}

执行结果为：

打开闭锁

当前线程为：Thread-0

当前线程为：Thread-3

当前线程为：Thread-2

当前线程为：Thread-4

当前线程为：Thread-1

闭锁退出，共耗时1109195

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3、CyclicBarrier栅栏：用于阻塞一组线程直到某个事件发生。所有线程必须同时到达栅栏位置才能继续执行下一步操作，且能够被重置以达到重复利用。而闭锁是一次性对象，一旦进入终止状态，就不能被重置。

示例代码：

public class CyclicBarrierTest {

private final CyclicBarrier barrier;

private final Worker[] workers;

public CyclicBarrierTest(){

int count = Runtime.getRuntime().availableProcessors();

this.barrier = new CyclicBarrier(count,

new Runnable(){

@Override

public void run() {

System.out.println("所有线程均到达栅栏位置，开始下一轮计算");

}

});

this.workers = new Worker[count];

for(int i = 0; i< count;i++){

workers[i] = new Worker(i);

}

}

private class Worker implements Runnable{

int i;

public Worker(int i){

this.i = i;

}

@Override

public void run() {

for(int index = 1; index < 3;index++){

System.out.println("线程" + i + "第" + index + "次到达栅栏位置，等待其他线程到达");

try {

//注意是await,而不是wait

barrier.await();

} catch (InterruptedException e) {

e.printStackTrace();

return;

} catch (BrokenBarrierException e) {

e.printStackTrace();

return;

}

}

}

}

public void start(){

for(int i=0;i

new Thread(workers[i]).start();

}

}

public static void main(String[] args){

new CyclicBarrierTest().start();

}

}

执行结果为：

线程0第1次到达栅栏位置，等待其他线程到达

线程1第1次到达栅栏位置，等待其他线程到达

线程2第1次到达栅栏位置，等待其他线程到达

线程3第1次到达栅栏位置，等待其他线程到达

所有线程均到达栅栏位置，开始下一轮计算

线程3第2次到达栅栏位置，等待其他线程到达

线程2第2次到达栅栏位置，等待其他线程到达

线程0第2次到达栅栏位置，等待其他线程到达

线程1第2次到达栅栏位置，等待其他线程到达

所有线程