在JDK的并發(fā)包里面提供了幾個(gè)非常有用的并發(fā)工具袁稽，CountDownLatch、CyclicBarrier擒抛、Semaphore工具類提供了一種并發(fā)控制流程的手段推汽，Exchanger工具類則提供了在線程間交換數(shù)據(jù)的一種手段。

1歧沪、等待多線程完成的CountDownLatch

CountDownLatch是一個(gè)同步輔助類歹撒，在完成一組正在其他線程中執(zhí)行的操作之前，它運(yùn)行一個(gè)或者多個(gè)線程一直處于等待狀態(tài)诊胞。
CountDownLatch中有兩個(gè)關(guān)鍵的方法

public void countDown() {}

public boolean await(long timeout, TimeUnit unit){}

CountDownLatch是一個(gè)計(jì)數(shù)器暖夭，在它的構(gòu)造方法中需要指定一個(gè)值，用來設(shè)定計(jì)數(shù)的次數(shù)撵孤。
每調(diào)用一次countDown()方法迈着，數(shù)值便會(huì)減一，CountDownLatch會(huì)一直阻塞著調(diào)用await()方法的線程
直到計(jì)數(shù)器的值變?yōu)?邪码。
設(shè)想有這樣一個(gè)功能需要Thread1裕菠、Thread2、Thread3闭专、Thread4四條線程分別統(tǒng)計(jì)C奴潘、D、E影钉、F
四個(gè)盤的大小画髓，所有線程都統(tǒng)計(jì)完畢交給主線程去做匯總，利用CountDownLatch來完成就非常輕松平委。

在實(shí)際的項(xiàng)目開發(fā)中奈虾，有類似的應(yīng)用場(chǎng)景用CountDownLatch來實(shí)現(xiàn)也非常簡(jiǎn)單實(shí)用。

package com.dreyer.javadoc.thread;

import java.util.Date;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.*;

/**
 * @description CountDownLatch
 * @author: 會(huì)跳舞的機(jī)器人
 * @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(shù)
     */
    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(yè)務(wù)邏輯的耗時(shí)
                        int timer = new Random().nextInt(5);
                        TimeUnit.SECONDS.sleep(timer);

                        System.out.printf("%s時(shí)完成磁盤的統(tǒng)計(jì)任務(wù),耗費(fèi)%d秒.\n", new Date().toString(), timer);
                        // 業(yè)務(wù)處理完成之后,計(jì)數(shù)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(shí)全部任務(wù)都完成,執(zhí)行合并計(jì)算.\n", new Date().toString());
        executor.shutdown();
    }
}

程序輸出：

Fri Aug 18 15:20:14 CST 2017時(shí)完成磁盤的統(tǒng)計(jì)任務(wù),耗費(fèi)0秒.
Fri Aug 18 15:20:15 CST 2017時(shí)完成磁盤的統(tǒng)計(jì)任務(wù),耗費(fèi)1秒.
Fri Aug 18 15:20:16 CST 2017時(shí)完成磁盤的統(tǒng)計(jì)任務(wù),耗費(fèi)2秒.
Fri Aug 18 15:20:17 CST 2017時(shí)完成磁盤的統(tǒng)計(jì)任務(wù),耗費(fèi)3秒.
Fri Aug 18 15:20:17 CST 2017時(shí)全部任務(wù)都完成,執(zhí)行合并計(jì)算.

從輸出中我們可以看出“執(zhí)行合并計(jì)算”這句是在所有線程完成統(tǒng)計(jì)任務(wù)之后才輸出的。

2愚墓、同步屏障CyclicBarrier

CyclicBarrier要做的事情是予权，讓一組線程到達(dá)一個(gè)屏障（也可以叫同步點(diǎn)）時(shí)被阻塞，直到最后一個(gè)線程到達(dá)屏障時(shí)浪册，屏障才會(huì)開門扫腺，所有被屏障攔截的線程才會(huì)繼續(xù)運(yùn)行。

CyclicBarrier初始化的時(shí)候村象，設(shè)置一個(gè)屏障數(shù)笆环。線程調(diào)用await()方法的時(shí)候，這個(gè)線程就會(huì)被阻塞厚者，當(dāng)調(diào)用await()的線程數(shù)量到達(dá)屏障數(shù)的時(shí)候躁劣，主線程就會(huì)取消所有被阻塞線程的狀態(tài)。
其構(gòu)造方法如下：

public CyclicBarrier(int parties){}

參數(shù)parties則為初始化時(shí)的屏障數(shù)
CyclicBarrier還提供一個(gè)更高級(jí)的構(gòu)造函數(shù)

public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) {}

用于在線程到達(dá)屏障時(shí)库菲，優(yōu)先執(zhí)行barrierAction账忘，方便處理更復(fù)雜的業(yè)務(wù)場(chǎng)景
例如，用一個(gè)Excel保存了用戶所有的銀行流水熙宇，每個(gè)sheet保存一個(gè)賬戶近一年的每筆交易流水鳖擒，現(xiàn)在需要統(tǒng)計(jì)用戶的日均交易流水，先用多線程處理每個(gè)sheet里的交易流水烫止，都處理完后蒋荚，得到每個(gè)sheet的日均交易流水，最后再用barrierAction用這些線程的計(jì)算結(jié)果馆蠕，計(jì)算出整個(gè)Excel的日均銀行流水期升，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(wù)類
 * @author: 會(huì)跳舞的機(jī)器人
 * @date: 16/5/15 上午11:29
 */
public class BankWaterService implements Runnable {
    /**
     * 創(chuàng)建4個(gè)屏障,處理完之后,執(zhí)行當(dāng)前類的run方法
     */
    private CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(4, this);

    /**
     * 啟動(dòng)4個(gè)線程
     */
    private Executor executor = Executors.newFixedThreadPool(4);

    /**
     * 保存每個(gè)sheet計(jì)算出來的銀行交易流水結(jié)果
     */
    private ConcurrentHashMap<String, Integer> sheetBankWaterCount = new ConcurrentHashMap<String, Integer>();

    /**
     * 交易流水統(tǒng)計(jì)
     */
    private void count() {
        for (int i = 0; i < 4; i++) {
            executor.execute(new Runnable() {
                public void run() {
                    // 模擬計(jì)算當(dāng)前sheet的銀行交易流水?dāng)?shù)據(jù)的業(yè)務(wù)處理
                    sheetBankWaterCount.put(Thread.currentThread().getName(), 1);

                    // 銀行交易流水計(jì)算完成后,插入一個(gè)屏障
                    try {
                        cyclicBarrier.await();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    } catch (BrokenBarrierException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            });
        }
    }

    /**
     * 匯總計(jì)算結(jié)果
     */
    public void run() {
        int result = 0;
        for (Map.Entry<String, Integer> sheet : sheetBankWaterCount.entrySet()) {
            result += sheet.getValue();
        }
        // 設(shè)置計(jì)算結(jié)果,并輸出
        sheetBankWaterCount.put("result", result);
        System.out.println(result);

    }
    public static void main(String[] args) {
        BankWaterService service = new BankWaterService();
        service.count();
    }
}

3、控制并發(fā)線程數(shù)Semaphore

Semaphore被用于控制特定資源在同一個(gè)時(shí)間被訪問的線程數(shù)量互躬，它通過協(xié)調(diào)各個(gè)線程播赁，以保證資源可以被合理的使用。
做個(gè)比喻吨铸，把Semaphore比作是控制流量的紅綠燈行拢，比如xx馬路要限制流量，只允許同時(shí)有一百輛車在馬路上行駛诞吱，其他的都必須在路口等待舟奠，所以前一百輛會(huì)看到綠燈，可以開進(jìn)馬路房维，后面的車會(huì)看到紅燈沼瘫，不能開進(jìn)馬路，但是如果前面一百輛車中有5輛已經(jīng)離開了馬路咙俩，那后面就允許有5輛車駛?cè)腭R路耿戚，這里例子里說的車就是線程湿故，駛?cè)腭R路就代表線程正在執(zhí)行，離開馬路就表示線程執(zhí)行完成膜蛔，看到紅燈就代表線程被阻塞坛猪，不能執(zhí)行。

應(yīng)用場(chǎng)景：Semaph可以用來做流量限制皂股，特別是公共資源有限的應(yīng)用場(chǎng)景墅茉，比如說數(shù)據(jù)庫(kù)連接。
假如有一個(gè)需求呜呐，要讀取幾萬個(gè)文件的數(shù)據(jù)就斤，因?yàn)槎际荌O密集型人物，我們可以啟動(dòng)幾十個(gè)線程并發(fā)的讀取蘑辑，但是如果讀取到內(nèi)存后洋机，還需要儲(chǔ)存到數(shù)據(jù)庫(kù)，而數(shù)據(jù)庫(kù)的連接數(shù)只有10個(gè)洋魂，這時(shí)候我們就必須控制只有10個(gè)線程同時(shí)獲取到數(shù)據(jù)庫(kù)連接绷旗，否則會(huì)拋出異常提示無法連接數(shù)據(jù)庫(kù)。針對(duì)這種情況忧设，我們就可以使用Semaphore來做流量控制刁标。代碼如下：

package com.dreyer.javadoc.thread;

import java.util.concurrent.*;

/**
 * @description
 * @author: 會(huì)跳舞的機(jī)器人
 * @date: 16/5/15 上午11:59
 */
public class SemaphoreDemo {
    /**
     * 線程數(shù)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(gè)"許可證"
                        semaphore.acquire();

                        // 模擬數(shù)據(jù)保存
                        TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
                        System.out.println("save date...");

                        // 執(zhí)行完后,歸還"許可證"
                        semaphore.release();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            });
        }
        executor.shutdown();
    }
}

在代碼中颠通，雖然有30個(gè)線程在執(zhí)行址晕，但是只運(yùn)行10個(gè)并發(fā)的執(zhí)行。所以我們可以看到在執(zhí)行的過程中
save data...是每10個(gè)輸出的顿锰。

Semaphore的構(gòu)造方法Semaphore(int permits)接受一個(gè)整形的數(shù)字谨垃，表示可用的許可證數(shù)量。
Semaphore(10)表示運(yùn)行10個(gè)線程獲取許可證硼控，也就是最大的并發(fā)數(shù)是10刘陶。
Semaphore的用法也很簡(jiǎn)單，首先使用Semaphore.acquire()方法獲取一個(gè)許可證牢撼，使用完之后調(diào)用release()方法歸還許可證匙隔。

4、線程間交換數(shù)據(jù)的Exchanger

Exchanger（交換者）是一個(gè)用于線程間協(xié)作的工具類熏版。Exchanger用于進(jìn)行線程間的數(shù)據(jù)交換纷责。它提供一個(gè)同步點(diǎn)，在這個(gè)同步點(diǎn)撼短，兩個(gè)線程可以交換彼此的數(shù)據(jù)再膳。這兩個(gè)線程通過exchange方法交換數(shù)據(jù)，如果第一個(gè)線程先執(zhí)行exchange()方法曲横，它會(huì)一直等待第二個(gè)線程也執(zhí)行exchange方法器一，當(dāng)兩個(gè)線程都到達(dá)同步點(diǎn)時(shí)，這兩個(gè)線程就可以交換數(shù)據(jù)辆琅，將本線程生產(chǎn)出來的數(shù)據(jù)傳遞給對(duì)方档叔。

下面來看一下Exchanger的應(yīng)用場(chǎng)景。

Exchanger可以用于遺傳算法想帅，遺傳算法里需要選出兩個(gè)人作為交配對(duì)象，這時(shí)候會(huì)交換兩人的數(shù)據(jù)，并使用交叉規(guī)則得出2個(gè)交配結(jié)果吠撮。Exchanger也可以用于校對(duì)工作，比如我們需要將紙制銀行流水通過人工的方式錄入成電子銀行流水讲竿，為了避免錯(cuò)誤泥兰，采用AB崗兩人進(jìn)行錄入，錄入到Excel之后题禀，系統(tǒng)需要加載這兩個(gè)Excel鞋诗，并對(duì)兩個(gè)Excel數(shù)據(jù)進(jìn)行校對(duì)，看看是否
錄入一致迈嘹，代碼示例如下：

package main.java.com.robot.demo;

import java.util.concurrent.Exchanger;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

/**
 * @author: 會(huì)跳舞的機(jī)器人
 * @date: 2017/8/18 15:32
 * @description: 線程間交換數(shù)據(jù)的Exchanger示例
 */
public class ExchangerDemo {
    private static final Exchanger<String> exchanger = new Exchanger<>();
    /**
     * 線程數(shù)
     */
    private static ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(2);

    public static void main(String[] args) {
        executorService.execute(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    String a = "銀行流水A"; // A錄入的銀行流水?dāng)?shù)據(jù)
                    exchanger.exchange(a);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });

        executorService.execute(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    String b = "銀行流水B"; // B錄入的銀行流水?dāng)?shù)據(jù)
                    String a = exchanger.exchange(b);
                    System.out.println("A和B的數(shù)據(jù)是否一致：" + a.equals(b) + "削彬；A錄入的是" + a + "；B錄入的是：" + b);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
        executorService.shutdown();
    }
}

代碼輸出：

A和B的數(shù)據(jù)是否一致：false秀仲；A錄入的是銀行流水A融痛；B錄入的是：銀行流水B

如果把變量a、b的值改為一樣的神僵，則會(huì)輸出

A和B的數(shù)據(jù)是否一致：true雁刷；A錄入的是銀行流水A；B錄入的是：銀行流水A