j.u.c同步器使用总结

        从jdk1.5开始，java.util.concurrent提供了在并发编程中很常用的实用工具类，包括几个小的、已标准化的可扩展框架，以及一些提供有用功能的类。没有这些类，并发功能会很难实现或实现起来冗长乏味。本文将关注j.u.c中提供的四种同步器: CountDownLatch, CyclicBarrier, Semaphore, Exchanger，它们用于辅助实现一些常见的同步场景。下面将分别介绍java并发包中的每种同步器使用方法和常见场景。

一、CountDownLatch
1. 功能
用于同步多个线程的完成操作，让先完成的线程进行等待，直至所有线程完成。

2. 使用方法
1)新建CountDownLatch对象，定义总计数器latch。
2)调用await()方法，使当前线程进入等待状态。
3)调用countDown()方法，使计数器减一，当计数器降为0时，线程重新恢复运行。

3. 示例
场景: 10个同事约好周末一起去西湖游玩，先在公司集合完毕，到齐后一起出发，每人骑一辆自行车，统一在西湖集合。

import java.util.Random;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;


public class CountDownLatchTest {
	
	public static void main(String[] args) {
		final CountDownLatch start = new CountDownLatch(1);
		final CountDownLatch done = new CountDownLatch(10);
		ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);
		for(int i = 0; i<10; i++){
			executor.execute(new Employee(start, done));
		}
		
		start.countDown();
		System.out.println("大部队已经准备出发.");
		try {
			done.await();
		} catch (InterruptedException e) {
			
		}
		System.out.println("大部队在西湖集结完毕.");
		executor.shutdown();

	}
}

class Employee implements Runnable {
	private CountDownLatch start;
	private CountDownLatch done;
	
	public Employee(CountDownLatch start, CountDownLatch done){
		this.start = start;
		this.done = done;
	}
	
	@Override
	public void run() {		
		//到公司后等待
		try {
			start.await();
		} catch (InterruptedException e) {
			
		}
		
		System.out.println(Thread.currentThread() + "从公司出发，去西湖路上.");
		try {
			Thread.sleep(new Random().nextInt(5000));
		} catch (InterruptedException e1) {
		}
		
		//哥已经先到了
		done.countDown();
	}
	
}

二、CyclicBarrier
1. 功能
类似CountDownLatch，用于多次的同步多个线程的完成操作。

2. 使用方法
1)新建CyclicBarrier对象，定义总计数器和结束后的下一步动作。
2)调用await()方法，使当前线程进入等待；当await()方法的调用次数达到总计数器时，各等待线程恢复运行。

3. 示例
场景: 再考虑上面提到的场景，10个同事约好周末一起去西湖游玩，先在公司集合完毕；每人骑一辆自行车，在西湖集合完毕；大家再分散活动，中午在苏堤集合，一起吃午饭。如果采用CountDownLatch，需要定义三个CountDownLatch，下面演示如何使用CyclicBarrier解决这类问题。

import java.util.Random;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;


public class CyclicBarrierTest {

	public static void main(String[] args) {
		final CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(10, new Runnable(){
			@Override
			public void run() {
				System.out.println("大部队集合完毕了。");				
			}
			
		});
		
		ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);
		for(int i = 0; i<10; i++){
			final int num = i;
			executor.execute(new Runnable(){
				@Override
				public void run() {
					System.out.println("num: " + num + " 从公司出发了.");
					try {
						Thread.sleep(new Random().nextInt(5000));
						barrier.await(); // 在西湖等待大部队
					
						System.out.println("num: " + num + " 在西湖开始游玩.");
						
						Thread.sleep(new Random().nextInt(5000));
						barrier.await(); //等待大部队就餐
					} catch (Exception e1) {
					}					
				}				
			});
		}

		executor.shutdown();
	}
}

三、Semaphore 
1. 功能
一个计数信号量，用于限制可以访问某些资源的线程数目。

2. 使用方法
1)新建Semaphore对象，定义资源数目。
2)线程通过acquire()获取资源，通过release()释放资源。

3. 示例
场景: 10个同事一起去游戏机厅打游戏，但游戏机厅只有四台游戏机，下面示例说明使用Semaphore限制同时玩游戏机的同事数目。

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


public class SemaphoreTest {

	public static void main(String[] args) {
		final Semaphore semaphore = new Semaphore(2,true);
		
		ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);
		for(int i = 0; i<10; i++){
			final int num = i;
			executor.execute(new Runnable(){
				@Override
				public void run() {
					System.out.println("num: " + num + " 想要打游戏. 还有" + semaphore.availablePermits() + "台游戏机.");
					try {
						semaphore.acquire(1);
					} catch (InterruptedException e) {
						
					}
					System.out.println("num: " + num + " 开始打游戏. 还有" + semaphore.availablePermits() + "台游戏机.");
					try {
						Thread.sleep(5000);
					} catch (InterruptedException e1) {
					}
					
					semaphore.release();
					System.out.println("num: " + num + " 结束打游戏. 还有" + semaphore.availablePermits() + "台游戏机.");
				}				
			});
		}
		executor.shutdown();
	}
}

四、Exchanger
1. 功能
两个线程可以交换对象的同步点，每个线程给出对象，并接受其他线程返回时给出的对象。

2. 使用方法
1)新建Exchanger对象。
2)每个线程交换对象时，调用exchanger.exchange()，完成对象交换。

3. 示例
场景: 一黄牛最近拿到一部小米手机，想卖给一位同事，双方约好在公司门口交易，一手交钱，一手交货。

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

public class ExchangerTest {
	public static void main(String[] args) {
		final Exchanger exchanger = new Exchanger();
		
		ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();
		executor.execute(new Runnable(){
			@Override
			public void run() {
				String money = "钞票";
				System.out.println("同事有: " + money);
				try {
					String goods1 = (String) exchanger.exchange(money);
					System.out.println("同事有: " + goods1);
				} catch (InterruptedException e) {					
				}				
			}			
		});
		
		executor.execute(new Runnable(){
			@Override
			public void run() {
				String goods2 = "小米手机";
				System.out.println("黄牛有: " + goods2);

				//黄牛很忙，迟到一会
				try {
					Thread.sleep(5000);
				} catch (InterruptedException e1) {
				}
				
				try {					
					String money = (String) exchanger.exchange(goods2);
					System.out.println("黄牛有: " + money);
				} catch (InterruptedException e) {				
				}			
			}			
		});		
		executor.shutdown();
	}
}