java 5线程中 Semaphore信号灯，CyclicBarrier类，CountDownLatch计数器以及Exchanger类使用

先来讲解一下Semaphore信号灯的作用:

 可以维护当前访问自身的线程个数，并提供了同步机制，

使用semaphore可以控制同时访问资源的线程个数

例如，实现一个文件允许的并发访问数。

请看下面的演示代码:

 public class SemaphoreTest
 {
     public static void main(String[] args)
     {
         //创建一个带有缓存的线程池
         ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
         //创建三个信号灯
         final Semaphore sp = new Semaphore(3);//最多并发三个线程  此处可以按照需求去修改
         //开启十个线程
         for (int i = 1; i <= 10; i++)
         {
             //只有三个线程可以同时进入    其余线程等待
             service.execute(new Runnable()
             {
                 @Override
                 public void run()
                 {
                     try
                     {
                         sp.acquire();//获取一盏信号灯
                     } catch (InterruptedException e)
                     {
                         e.printStackTrace();
                     }
                     System.out.println("线程 "+Thread.currentThread().getName()+" 进入"
                             + " ，当前已有 "+(3-sp.availablePermits())+ " 个并发");
                     try
                     {
                         Thread.sleep(new Random().nextInt(1000));
                     } catch (InterruptedException e)
                     {
                         e.printStackTrace();
                     }
                     System.out.println("线程 "+Thread.currentThread().getName()+" 即将离开 ");
                     sp.release();//释放
                     System.out.println("线程 "+Thread.currentThread().getName()+" 已经离开"
                             + " ，当前已有 "+(3-sp.availablePermits())+ " 个并发");
                 }
             });
         }
         service.shutdown();
     }
 }

执行结果如下:

线程 pool-1-thread-2 进入 ，当前已有 2 个并发
线程 pool-1-thread-3 进入 ，当前已有 3 个并发
线程 pool-1-thread-1 进入 ，当前已有 3 个并发
线程 pool-1-thread-3 即将离开
线程 pool-1-thread-3 已经离开 ，当前已有 2 个并发
线程 pool-1-thread-4 进入 ，当前已有 3 个并发
线程 pool-1-thread-1 即将离开
线程 pool-1-thread-5 进入 ，当前已有 3 个并发
线程 pool-1-thread-1 已经离开 ，当前已有 3 个并发
线程 pool-1-thread-2 即将离开
线程 pool-1-thread-2 已经离开 ，当前已有 2 个并发
线程 pool-1-thread-6 进入 ，当前已有 3 个并发
线程 pool-1-thread-6 即将离开
线程 pool-1-thread-6 已经离开 ，当前已有 2 个并发
线程 pool-1-thread-7 进入 ，当前已有 3 个并发
线程 pool-1-thread-7 即将离开
线程 pool-1-thread-7 已经离开 ，当前已有 2 个并发
线程 pool-1-thread-8 进入 ，当前已有 3 个并发
线程 pool-1-thread-4 即将离开
线程 pool-1-thread-4 已经离开 ，当前已有 2 个并发
线程 pool-1-thread-9 进入 ，当前已有 3 个并发
线程 pool-1-thread-5 即将离开
线程 pool-1-thread-5 已经离开 ，当前已有 2 个并发
线程 pool-1-thread-10 进入 ，当前已有 3 个并发
线程 pool-1-thread-10 即将离开
线程 pool-1-thread-10 已经离开 ，当前已有 2 个并发
线程 pool-1-thread-8 即将离开
线程 pool-1-thread-8 已经离开 ，当前已有 1 个并发
线程 pool-1-thread-9 即将离开
线程 pool-1-thread-9 已经离开 ，当前已有 0 个并发

Semaphore信号灯可以控制并发数，保证每次最多只能有三个线程在线程池中。

CyclicBarrier类的使用，可以模拟现实生活中的多人等待上车的情形，例如多人去旅行，那么当A到达集合点时，不能立即出发，必须等到B也到达集合点，那么A和B必须等到C也到达集合点，此时，三人可以坐车出发去下一站。该类就可以实现此功能，请看如下代码。

 public class CyclicBarrierTest
 {
     public static void main(String[] args)
     {
         //创建一个带有缓存的线程池
         ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
         //指定三个线程 只有当三个线程同时到达时 程序才会往下执行
         final CyclicBarrier cb = new CyclicBarrier(3);

         for (int i = 0; i < 3; i++)
         {
             Runnable runnable = new Runnable()
             {
                 @Override
                 public void run()
                 {
                     try
                     {
                         /**
                          * cb.getNumberWaiting():从0开始，获取当前等待的线程数量
                          */
                         //第一个
                         Thread.sleep(new Random().nextInt(1000));
                         System.out.println("线程 "+Thread.currentThread().getName()+" 即将到达集合地点1，"
                                 + "当前已有"+(cb.getNumberWaiting()+1)+" 个线程,"+(cb.getNumberWaiting()==2?"都到齐了，继续走啊":"正在继续等待"));
                         cb.await();//让线程等待

                         //第二个
                         Thread.sleep(new Random().nextInt(1000));
                         System.out.println("线程 "+Thread.currentThread().getName()+" 即将到达集合地点2，"
                                 + "当前已有"+(cb.getNumberWaiting()+1)+" 个线程,"+(cb.getNumberWaiting()==2?"都到齐了，继续走啊":"正在继续等待"));
                         cb.await();

                         //第三个
                         Thread.sleep(new Random().nextInt(1000));
                         System.out.println("线程 "+Thread.currentThread().getName()+" 即将到达集合地点3，"
                                 + "当前已有"+(cb.getNumberWaiting()+1)+" 个线程,"+(cb.getNumberWaiting()==2?"都到齐了，继续走啊":"正在继续等待"));
                         cb.await();
                     } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e)
                     {
                         e.printStackTrace();
                     }
                 }
             };
             service.execute(runnable);
         }

         service.shutdown();//关闭线程池
     }
 }

如下是执行结果:

 线程 pool-1-thread-2 即将到达集合地点1，当前已有1 个线程,正在继续等待
 线程 pool-1-thread-1 即将到达集合地点1，当前已有2 个线程,正在继续等待
 线程 pool-1-thread-3 即将到达集合地点1，当前已有3 个线程,都到齐了，继续走啊
 线程 pool-1-thread-2 即将到达集合地点2，当前已有1 个线程,正在继续等待
 线程 pool-1-thread-1 即将到达集合地点2，当前已有2 个线程,正在继续等待
 线程 pool-1-thread-3 即将到达集合地点2，当前已有3 个线程,都到齐了，继续走啊
 线程 pool-1-thread-1 即将到达集合地点3，当前已有1 个线程,正在继续等待
 线程 pool-1-thread-2 即将到达集合地点3，当前已有2 个线程,正在继续等待
 线程 pool-1-thread-3 即将到达集合地点3，当前已有3 个线程,都到齐了，继续走啊

CountDownLatch计数器的使用：

* 演示一个计数器CountDownLatch

* 模拟百米赛跑

* 1个裁判 吹口哨

* 3个运动员

 public class CountDownLatchTest
 {
     public static void main(String[] args)
     {
         //创建一个带有缓存的线程池
         ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
         final CountDownLatch cdOrder = new CountDownLatch(1);//裁判
         final CountDownLatch cdAnswer = new CountDownLatch(3);//运动员
         for (int i = 0; i < 3; i++)
         {
             Runnable runnable = new Runnable()
             {
                 @Override
                 public void run()
                 {
                     try
                     {
                         System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+" 正准备接收命令 ");
                         cdOrder.await();//等待计数器归0时 代码向下走
                         System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+" 已接收命令 ");
                         Thread.sleep(new Random().nextInt(1000));
                         System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+" 回应命令处理结果  ");
                         cdAnswer.countDown();//没调用一次该方法 就会将当前计数器上的计数减1
                     } catch (InterruptedException e)
                     {
                         e.printStackTrace();
                     }
                 }
             };
             service.execute(runnable);
         }

         //主线恒
         try
         {
             Thread.sleep(new Random().nextInt(1000));
             System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+" 即将发布命令 ");
             cdOrder.countDown();//相当于把计数器身上的计数减1
             System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+" 已发送命令，正在等待结果   ");
             cdAnswer.await();
             System.out.println("线程"+Thread.currentThread().getName()+" 已收到所有相应结果");
         } catch (InterruptedException e)
         {
             e.printStackTrace();
         }
         service.shutdown();//关闭线程池
     }
 }

如下是执行结果：

 线程pool-1-thread-1 正准备接收命令
 线程pool-1-thread-2 正准备接收命令
 线程pool-1-thread-3 正准备接收命令
 线程main 即将发布命令
 线程main 已发送命令，正在等待结果
 线程pool-1-thread-1 已接收命令
 线程pool-1-thread-2 已接收命令
 线程pool-1-thread-3 已接收命令
 线程pool-1-thread-2 回应命令处理结果
 线程pool-1-thread-3 回应命令处理结果
 线程pool-1-thread-1 回应命令处理结果
 线程main 已收到所有相应结果

Exchanger类可以实现两个线程之间的数据交换:

 public class ExchangerTest
 {
     public static void main(String[] args)
     {
         //创建一个带有缓存的线程池
         ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
         final Exchanger<String> changer = new Exchanger<String>();
         //开启第一个任务
         service.execute(new Runnable()
         {
             @Override
             public void run()
             {
                 try
                 {
                     String dtail1 = "zhangsan";//准备要交换出去的数据
                     System.out.println("线程 "+Thread.currentThread().getName()+" 正要把"+dtail1+"换出去");
                     Thread.sleep(new Random().nextInt(1000));
                     String dtail2 = changer.exchange(dtail1);//换回来的数据
                     System.out.println("线程 "+Thread.currentThread().getName()+"换回的数据为"+dtail2);
                 } catch (InterruptedException e)
                 {
                     e.printStackTrace();
                 }
             }
         });

         //开启第二个任务
         service.execute(new Runnable()
         {
             @Override
             public void run()
             {
                 try
                 {
                     String dtail1 = "lisi";//准备要交换出去的数据
                     System.out.println("线程 "+Thread.currentThread().getName()+" 正要把"+dtail1+"换出去");
                     Thread.sleep(new Random().nextInt(1000));
                     String dtail2 = changer.exchange(dtail1);//换回来的数据
                     System.out.println("线程 "+Thread.currentThread().getName()+"换回的数据为"+dtail2);
                 } catch (InterruptedException e)
                 {
                     e.printStackTrace();
                 }
             }
         });
         service.shutdown();
     }
 }

如下是执行结果:

 线程 pool-1-thread-1 正要把zhangsan换出去
 线程 pool-1-thread-2 正要把lisi换出去
 线程 pool-1-thread-1换回的数据为lisi
 线程 pool-1-thread-2换回的数据为zhangsan

以上都是java 5中的一些知识点，大家可以根据实际工作中的需要进行选择使用!!