Java 中的并发工具类

并发流程控制的手段

• CountDownLatch
• CyclicBarrier
• Semaphore

在线程间交换数据的一种手段

• Exchanger 工具类

CountDownLatch

• CountDownLatch 允许一个或多个线程等待其他线程完成操作。
• 计数器必须大于等于 0，当计数器为 0 时，调用 await 方法不会阻塞当前线程。
• CountDownLatch 不可能重新初始化或者修改 CountDownLatch 对象的内部计数器的值。
• 一个线程调用 countDown 方法 happen-before，另外一个线程调用 await 方法。

同步屏障 CyclicBarrier

• CyclicBarrier 的字面意思是可循环使用（Cyclic）的屏障（Barrier）。
• 让一组线程到达一个屏障（也可以叫同步点）时被阻塞，直到最后一个线程到达屏障时，屏障才会开门，所有被屏障拦截的线程才会继续运行。
• 每个线程调用 await 方法告诉 CyclicBarrier 我已经到达了屏障，然后当前线程被阻塞。
• **CyclicBarrier 还提供一个更高级的构造函数 CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)**，用于在线程到达屏障时，优先执行 barrierAction，方便处理更复杂的业务场景。

应用场景

• 多线程计算数据，最后合并计算结果的场景。

CyclicBarrier 和 CountDownLatch 的区别

• CountDownLatch 的计数器只能使用一次，而 CyclicBarrier 的计数器可以使用 reset() 方法重置。
• CyclicBarrier 还提供其他有用的方法：
  • getNumberWaiting 方法可以获得 CyclicBarrier 阻塞的线程数量。
  • isBroken() 方法用来了解阻塞的线程是否被中断。

Semaphore

• Semaphore（信号量）是用来控制同时访问特定资源的线程数量，它通过协调各个线程，以保证合理的使用公共资源。

应用场景

• Semaphore 可以用于做流量控制，特别是公用资源有限的应用场景，比如数据库连接。

使用方法

• 使用 Semaphore 的 acquire() 方法获取一个许可证，使用完之后调用 release() 方法归还许可证。还可以用 tryAcquire() 方法尝试获取许可证。

其他方法

• int availablePermits()：返回此信号量中当前可用的许可证数。
• int getQueueLength()：返回正在等待获取许可证的线程数。
• boolean hasQueuedThreads()：是否有线程正在等待获取许可证。
• void reducePermits(int reduction)：减少 reduction 个许可证（是个 protected 方法）。
• Collection getQueuedThreads()：返回所有等待获取许可证的线程集合（是个 protected 方法）。

Exchanger

• Exchanger 用于进行线程间的数据交换。它提供一个同步点，在这个同步点，两个线程可以交换彼此的数据。
• 第一个线程先执行 exchange() 方法，它会一直等待第二个线程也执行 exchange 方法，当两个线程都到达同步点时，这两个线程就可以交换数据。
• 如果两个线程有一个没有执行 exchange() 方法，则会一直等待。如果担心有特殊情况发生，避免一直等待，可以使用 exchange(V x, long timeout, TimeUnit unit) 设置最大等待时长。