在JDK的并發包里面提供了幾個非常有用的并發工具，CountDownLatch、CyclicBarrier、Semaphore工具類提供了一種并發控制流程的手段。
一、CountDownLatch
CountDownLatch是一個同步輔助類，在完成一組正在其他線程中執行的操作之前，它運行一個或者多個線程一直處于等待狀態。
CountDownLatch中有兩個關鍵的方法
public void countDown() {}
public boolean await(long timeout, TimeUnit unit){}
CountDownLatch是一個計數器，在它的構造方法中需要指定一個值，用來設定計數的次數。
每調用一次countDown()方法，數值便會減一，CountDownLatch會一直阻塞著調用await()方法的線程，直到計數器的值變為0。
設想有這樣一個功能需要Thread1、Thread2、Thread3、Thread4四條線程分別統計C、D、E、F
四個盤的大小，所有線程都統計完畢交給主線程去做匯總，利用CountDownLatch來完成就非常輕松。
package com.dreyer.javadoc.thread;
import java.util.Date;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.*;
/**
* @description CountDownLatch
* @author: Dreyer
* @date: 16/5/14 下午11:41
*/
public class CountDownLatchDemo {
/**
*
*/
private static CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(4);
/**
* 線程池
*/
private static ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(4);
/**
* 開啟的線程數
*/
private static int THREAD_COUNT = 4;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
for (int i = 0; i < THREAD_COUNT; i++) {
executor.execute(new Runnable() {
public void run() {
try {
// 模擬業務邏輯的耗時
int timer = new Random().nextInt(5);
TimeUnit.SECONDS.sleep(timer);
System.out.printf("%s時完成磁盤的統計任務,耗費%d秒.\n", new Date().toString(), timer);
// 業務處理完成之后,計數器減一
countDownLatch.countDown();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
}
// 主線程一直被阻塞,直到countDownLatch的值為0
countDownLatch.await();
System.out.printf("%s時全部任務都完成,執行合并計算.\n", new Date().toString());
executor.shutdown();
}
}
二、CyclicBarrier
CyclicBarrier要做的事情是，讓一組線程到達一個屏障（也可以叫同步點）時被阻塞，直到最后一個線程到達屏障時，屏障才會開門，所有被屏障攔截的線程才會繼續運行。
CyclicBarrier初始化的時候，設置一個屏障數。線程調用await()方法的時候，這個線程就會被阻塞，當調用await()的線程數量到達屏障數的時候，主線程就會取消所有被阻塞線程的狀態。
其構造方法如下：
public CyclicBarrier(int parties){}
參數parties則為初始化時的屏障數
CyclicBarrier還提供一個更高級的構造函數
public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) {}
用于在線程到達屏障時，優先執行barrierAction，方便處理更復雜的業務場景
例如，用一個Excel保存了用戶所有的銀行流水，每個sheet保存一個賬戶近一年的每筆交易流水，現在需要統計用戶的日均交易流水，先用多線程處理每個sheet里的交易流水，都處理完后，得到每個sheet的日均交易流水，最后再用barrierAction用這些線程的計算結果，計算出整個Excel的日均銀行流水，代碼如下：
package com.dreyer.javadoc.thread;
import java.util.Map;
import java.util.concurrent.*;
/**
* @description 銀行交易流水服務類
* @author: Dreyer
* @date: 16/5/15 上午11:29
*/
public class BankWaterService implements Runnable {
/**
* 創建4個屏障,處理完之后,執行當前類的run方法
*/
private CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(4, this);
/**
* 啟動4個線程
*/
private Executor executor = Executors.newFixedThreadPool(4);
/**
* 保存每個sheet計算出來的銀行交易流水結果
*/
private ConcurrentHashMap<String, Integer> sheetBankWaterCount = new ConcurrentHashMap<String, Integer>();
/**
* 交易流水統計
*/
private void count() {
for (int i = 0; i < 4; i++) {
executor.execute(new Runnable() {
public void run() {
// 模擬計算當前sheet的銀行交易流水數據的業務處理
sheetBankWaterCount.put(Thread.currentThread().getName(), 1);
// 銀行交易流水計算完成后,插入一個屏障
try {
cyclicBarrier.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (BrokenBarrierException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
}
}
/**
* 匯總計算結果
*/
public void run() {
int result = 0;
for (Map.Entry<String, Integer> sheet : sheetBankWaterCount.entrySet()) {
result += sheet.getValue();
}
// 設置計算結果,并輸出
sheetBankWaterCount.put("result", result);
System.out.println(result);
}
public static void main(String[] args) {
BankWaterService service = new BankWaterService();
service.count();
}
}
三、Semapphore
Semaphore被用于控制特定資源在同一個時間被訪問的線程數量，它通過協調各個線程，以保證資源可以被合理的使用。
做個比喻，把Semaphore比作是控制流量的紅綠燈，比如xx馬路要現在流量，只允許同時有一百輛車在馬路上行駛，其他的都必須在路口等待，所以前一百輛會看到綠燈，可以開進馬路，后面的車會看到紅燈，不能開進馬路，但是如果前面一百輛車中有5輛已經離開了馬路，那后面就允許有5輛車駛入馬路，這里例子里說的車就是線程，駛入馬路就代表線程正在執行，離開馬路就表示線程執行完成，看到紅燈就代表線程被阻塞，不能執行。
應用場景
Semaph可以用來做流量限制，特別是公共資源有限的應用場景，比如說數據庫連接。
假如有一個需求，要讀取幾萬個文件的數據，因為都是IO密集型人物，我們可以啟動幾十個線程并發的讀取，但是如果讀取到內存后，還需要儲存到數據庫，而數據庫的連接數只有10個，這時候我們就必須控制只有10個線程同時獲取到數據庫連接，否則會拋出異常提示無法連接數據庫。針對這種情況，我們就可以使用Semaphore來做流量控制。代碼如下：
package com.dreyer.javadoc.thread;
import java.util.concurrent.*;
/**
* @description
* @author: Dreyer
* @date: 16/5/15 上午11:59
*/
public class SemaphoreDemo {
/**
* 線程數量
*/
private static final int THREAD_COUNT = 30;
/**
* 線程池
*/
private static ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(THREAD_COUNT);
private static Semaphore semaphore = new Semaphore(10);
public static void main(String[] args) {
for (int i = 0; i < THREAD_COUNT; i++) {
executor.execute(new Runnable() {
public void run() {
try {
// 獲取一個"許可證"
semaphore.acquire();
// 模擬數據保存
TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
System.out.println("save date...");
// 執行完后,歸還"許可證"
semaphore.release();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
}
executor.shutdown();
}
}
在代碼中，雖然有30個線程在執行，但是只運行10個并發的執行。所以我們可以看到在執行的過程中
save data...是每10輸出的。
Semaphore的構造方法Semaphore(int permits)接受一個整形的數字，表示可用的許可證數量。
Semaphore(10)表示運行10個線程獲取許可證，也就是最大的并發數是10。
Semaphore的用法也很簡單，首先使用Semaphore.acquire()方法獲取一個許可證，使用完之后調用
release()方法歸還許可證。
