在java 1.5中，提供了一些非常有用的輔助類來幫助我們進行併發程式設計，比如CountDownLatch，CyclicBarrier和Semaphore，今天我們就來學習一下這三個輔助類的用法。

CountDownLatch

  CountDownLatch是一個同步工具類，它允許一個或多個執行緒一直等待，直到其他執行緒的操作執行完後再執行。

public class CountDownLatchUtil {

    public static void main(String[] args) {
        final CountDownLatch countDown = new
 
 CountDownLatch(2);
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            System.out.println("進入t1執行緒，等待其他執行緒初始化。。。。");
            try {
                countDown.await();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println
 
("t1執行緒執行完畢。。");
        });
        Thread t2 = new Thread(() -> {
            System.out.println("進入t2執行緒。。。。");
            countDown.countDown();
            System.out.println("t2執行緒執行完畢。。");
        });
        Thread t3 = new Thread(() -> {
            System.out.println("進入t3執行緒。。。。");
 

            countDown.countDown();
            System.out.println("t3執行緒執行完畢。。");
        });
        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();
    }

}

執行結果如下：   CountDownLatch是通過一個計數器來實現的，計數器的初始值為執行緒的數量（構造器中傳入）。每當一個執行緒完成了自己的任務後，計數器的值就會減1。當計數器值到達0時，它表示所有的執行緒已經完成了任務，然後在閉鎖上等待的執行緒就可以恢復執行任務。   構造器中的計數值（count）實際上就是閉鎖需要等待的執行緒數量。這個值只能被設定一次，而且CountDownLatch沒有提供任何機制去重新設定這個計數值。   與CountDownLatch的第一次互動是主執行緒等待其他執行緒。主執行緒必須在啟動其他執行緒後立即呼叫CountDownLatch.await()方法。這樣主執行緒的操作就會在這個方法上阻塞，直到其他執行緒完成各自的任務。

  使用場景

    比如我們現在需要做一道菜，叫做開水煮白菜（自創的。。。哈哈），假設步驟如下：首先，將水燒開（需要3秒），然後將白菜倒入已燒開的水中（需要5秒）。這時，燒水的過程和洗菜的過程，完全可以同時進行。用程式碼描述如下：

public class CountDownLatchDemo {
    //開水煮白菜
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        final CountDownLatch countDown = new CountDownLatch(1);
        long time = System.currentTimeMillis();
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            System.out.println("正在燒水。。。。。");
            try {
                Thread.sleep(3000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("水已燒開。。蔬菜可以下鍋");
            countDown.countDown();
        });
        t1.start();
        System.out.println("正在清洗白菜。。。。");
        try {
            Thread.sleep(5000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("白菜清洗完畢。。。。");
        countDown.await();
        System.out.println("將白菜倒入沸水中" + " 共耗時：" + (System.currentTimeMillis() - time));
    }

}

執行結果如下：   跟以上案例比較接近的時候，比如我們在使用zookeeper的zkclient的時候，首先開啟一個執行緒建立zookeeper的連線，然後就是在獲取到連線之後，再對zookeeper的節點進行操作。這裡的建立連線就好比上面場景的燒開水；對節點進行操作就好比洗白菜；當連線建立之後，就直接執行操作節點的指令，好比將白菜倒入沸水。

CyclicBarrier

  字面意思迴環柵欄，通過它可以實現讓一組執行緒等待至某個狀態之後再全部同時執行。叫做迴環是因為當所有等待執行緒都被釋放以後，CyclicBarrier可以被重用。我們暫且把這個狀態就叫做barrier，當呼叫await()方法之後，執行緒就處於barrier了。 CyclicBarrier提供2個構造器：

public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) {}
public CyclicBarrier(int parties) {}

引數parties指讓多少個執行緒或者任務等待至barrier狀態；引數barrierAction為當這些執行緒都達到barrier狀態時會執行的內容。

然後CyclicBarrier中最重要的方法就是await方法，它有2個過載版本：

public int await() throws InterruptedException, BrokenBarrierException {}
public int await(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException,BrokenBarrierException,
               TimeoutException {}

1. 第一個版本比較常用，用來掛起當前執行緒，直至所有執行緒都到達barrier狀態再同時執行後續任務；
2. 第二個版本是讓這些執行緒等待至一定的時間，如果還有執行緒沒有到達barrier狀態就直接讓到達barrier的執行緒執行後續任務。 以運動員跑步為例，當裁判的槍聲一響，所有的運動員就全部跑。

public class CyclicBarrierDemo {

    static class Runner implements Runnable {

        private CyclicBarrier cyclicBarrier;
        private String name;

        public Runner(CyclicBarrier cyclicBarrier, String name) {
            this.cyclicBarrier = cyclicBarrier;
            this.name = name;
        }

        @Override
        public void run() {
            try {
                Thread.sleep(1000 * (new Random().nextInt(5)));
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("運動員：" + name + "is ready");
            try {
                cyclicBarrier.await();
            } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("運動員：" + name + "go。。。。");
        }
    }

    /**
     * 當這些執行緒都達到barrier狀態時會執行的內容
     */
    static class Cheering implements Runnable {

        @Override
        public void run() {
            System.out.println("啦啦隊：" + "加油加油加油！！！！");
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(3, new Cheering());
        Executor executor = Executors.newFixedThreadPool(3);
        Runner runnerA = new Runner(cyclicBarrier, "張三");
        Runner runnerB = new Runner(cyclicBarrier, "李四");
        Runner runnerC = new Runner(cyclicBarrier, "王麻子");
        executor.execute(runnerA);
        executor.execute(runnerB);
        executor.execute(runnerC);
    }

}

執行結果如下：

Semaphore

  Semaphore翻譯成字面意思為 訊號量，Semaphore可以控同時訪問的執行緒個數，通過 acquire() 獲取一個許可，如果沒有就等待，而 release() 釋放一個許可。 它提供了2個構造器：

public Semaphore(int permits) {}
public Semaphore(int permits, boolean fair) {}

引數permits表示許可數目，即同時可以允許多少執行緒進行訪問，引數fair表示是否是公平的，等待時間越久的越先獲取許可 下面說一下Semaphore類中比較重要的幾個方法，首先是acquire()、release()方法：

//獲取一個許可
public void acquire() throws InterruptedException {}
//獲取permits個許可
public void acquire(int permits) throws InterruptedException {}
//釋放一個許可
public void release() {}
//釋放permits個許可
public void release(int permits) {}

以上4個方法都會被阻塞，如果想立即得到執行結果，可以使用下面幾個方法：

//嘗試獲取一個許可，若獲取成功，則立即返回true，若獲取失敗，則立即返回false
public boolean tryAcquire() { };    
//嘗試獲取一個許可，若在指定的時間內獲取成功，則立即返回true，否則則立即返回false
public boolean tryAcquire(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException { };
 //嘗試獲取permits個許可，若獲取成功，則立即返回true，若獲取失敗，則立即返回false
public boolean tryAcquire(int permits) { };
//嘗試獲取permits個許可，若在指定的時間內獲取成功，則立即返回true，否則則立即返回false
public boolean tryAcquire(int permits, long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException { }; 

另外還可以通過availablePermits()方法得到可用的許可數目。

假若一個工廠有5臺機器，但是有8個工人，一臺機器同時只能被一個工人使用，只有使用完了，其他工人才能繼續使用。那麼我們就可以通過Semaphore來實現：

public class SemaphoreDemo {

    public static void main(String[] args) {
        int N = 8;            //工人數
        Semaphore semaphore = new Semaphore(5); //機器數目
        for(int i=0;i<N;i++)
            new Worker(i,semaphore).start();
    }

    static class Worker extends Thread{
        private int num;
        private Semaphore semaphore;
        public Worker(int num,Semaphore semaphore){
            this.num = num;
            this.semaphore = semaphore;
        }

        @Override
        public void run() {
            try {
                semaphore.acquire();
                System.out.println("工人："+this.num+" 佔用一個機器在生產...");
                Thread.sleep(2000);
                System.out.println("工人："+this.num+"生產完成，釋放出機器");
                semaphore.release();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

執行結果如下：