05_JUC强大的辅助类

JUC的多线程辅助类非常多，这里我们介绍三个：

CountDownLatch（倒计数器）

CyclicBarrier（循环栅栏）

Semaphore（信号量）

1. CountDownLatch

CountDownLatch是一个非常实用的多线程控制工具类，应用非常广泛。

例如：在手机上安装一个应用程序，假如需要5个子进程检查服务授权，那么主进程会维护一个计数器，初始计数就是5。用户每同意一个授权该计数器减1，当计数减为0时，主进程才启动，否则就只有阻塞等待了。

CountDownLatch中count down是倒数的意思，latch则是门闩的含义。整体含义可以理解为倒数的门栓，似乎有一点“三二一，芝麻开门”的感觉。CountDownLatch的作用也是如此。

常用的就下面几个方法：

new CountDownLatch(int count) //实例化一个倒计数器，count指定初始计数
countDown() // 每调用一次，计数减一
await() //等待，当计数减到0时，阻塞线程（可以是一个，也可以是多个）并行执行

案例：6个同学陆续离开教室后值班同学才可以关门。

public class CountDownLatchDemo {

    /**
     * main方法也是一个进程，在这里是主进程，即上锁的同学
     *
     * @param args
     */
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        // 初始化计数器，初始计数为6
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(6);

        for (int i = 0; i < 6; i++) {
            new Thread(()->{
                try {
                    // 每个同学墨迹几秒钟
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(new Random().nextInt(5));
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 同学出门了");
                    // 调用countDown()计算减1
                    countDownLatch.countDown();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }, String.valueOf(i)).start();
        }

        // 调用计算器的await方法，等待6位同学都出来
        countDownLatch.await();

        System.out.println("值班同学锁门了");
    }
}

2. CyclicBarrier

从字面上的意思可以知道，这个类的中文意思是“循环栅栏”。大概的意思就是一个可循环利用的屏障。该命令只在每个屏障点运行一次。若在所有参与线程之前更新共享状态，此屏障操作很有用。

常用方法：

CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) 创建一个CyclicBarrier实例，parties指定参与相互等待的线程数，barrierAction一个可选的Runnable命令，该命令只在每个屏障点运行一次，可以在执行后续业务之前共享状态。该操作由最后一个进入屏障点的线程执行。

CyclicBarrier(int parties) 创建一个CyclicBarrier实例，parties指定参与相互等待的线程数。

await() 该方法被调用时表示当前线程已经到达屏障点，当前线程阻塞进入休眠状态，直到所有线程都到达屏障点，当前线程才会被唤醒。

案例：组队打boss过关卡游戏。

注意：所有的"过关了"都是由最后到达await方法的线程执行打印的。

public class CyclicBarrierDemo {

    public static void main(String[] args) {

        CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(3, () -> {

            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 过关了");
        });

        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            new Thread(()->{
                try {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 开始第一关");
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(new Random().nextInt(4));
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 开始打boss");
                    cyclicBarrier.await();

                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 开始第二关");
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(new Random().nextInt(4));
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 开始打boss");
                    cyclicBarrier.await();

                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 开始第三关");
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(new Random().nextInt(4));
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 开始打boss");
                    cyclicBarrier.await();

                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }, String.valueOf(i)).start();
        }
    }
}

3. Semaphore

Semaphore翻译成字面意思为信号量，Semaphore可以控制同时访问的线程个数。非常适合需求量大，而资源又很紧张的情况。比如给定一个资源数目有限的资源池，假设资源数目为N，每一个线程均可获取一个资源，但是当资源分配完毕时，后来线程需要阻塞等待，直到前面已持有资源的线程释放资源之后才能继续。

常用方法：

public Semaphore(int permits) // 构造方法，permits指资源数目（信号量）
public void acquire() throws InterruptedException // 占用资源，当一个线程调用acquire操作时，它要么通过成功获取信号量（信号量减1），要么一直等下去，直到有线程释放信号量，或超时。
public void release() // （释放）实际上会将信号量的值加1，然后唤醒等待的线程。

信号量主要用于两个目的：

多个共享资源的互斥使用。

用于并发线程数的控制。保护一个关键部分不要一次输入超过N个线程。

案例：6辆车抢占3个车位

public class SemaphoreDemo {

    public static void main(String[] args) {
        // 初始化信号量，3个车位
        Semaphore semaphore = new Semaphore(3);

        // 6个线程，模拟6辆车
        for (int i = 0; i < 6; i++) {
            new Thread(()->{
                try {
                    // 抢占一个停车位
                    semaphore.acquire();
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 抢到了一个停车位！！");
                    // 停一会儿车
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(new Random().nextInt(10));
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 离开停车位！！");
                    // 开走，释放一个停车位
                    semaphore.release();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }, String.valueOf(i)).start();
        }
    }
}