在java 1.5中，提供了一些非常有用的辅助类来帮助我们进行并发编程，比如CountDownLatch，CyclicBarrier和Semaphore，今天我们就来学习一下这三个辅助类的用法。
以下是本文目录大纲：
一.CountDownLatch用法
二.CyclicBarrier用法
三.Semaphore用法
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CountDownLatch类位于java.util.concurrent包下，利用它可以实现类似计数器的功能。比如有一个任务A，它要等待其他4个任务执行完毕之后才能执行，此时就可以利用CountDownLatch来实现这种功能了。
CountDownLatch类只提供了一个构造器：
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<code>public</code> <code>CountDownLatch(</code><code>int</code> <code>count) { }; </code><code>//参数count为计数值</code>
然后下面这3个方法是CountDownLatch类中最重要的方法：
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<code>public</code> <code>void</code> <code>await() </code><code>throws</code> <code>InterruptedException { }; </code><code>//调用await()方法的线程会被挂起，它会等待直到count值为0才继续执行</code>
<code>public</code> <code>boolean</code> <code>await(</code><code>long</code> <code>timeout, TimeUnit unit) </code><code>throws</code> <code>InterruptedException { }; </code><code>//和await()类似，只不过等待一定的时间后count值还没变为0的话就会继续执行</code>
<code>public</code> <code>void</code> <code>countDown() { }; </code><code>//将count值减1</code>
下面看一个例子大家就清楚CountDownLatch的用法了：
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<code>public</code> <code>class</code> <code>Test {</code>
<code> </code><code>public</code> <code>static</code> <code>void</code> <code>main(String[] args) { </code>
<code> </code><code>final</code> <code>CountDownLatch latch = </code><code>new</code> <code>CountDownLatch(</code><code>2</code><code>);</code>
<code> </code>
<code> </code><code>new</code> <code>Thread(){</code>
<code> </code><code>public</code> <code>void</code> <code>run() {</code>
<code> </code><code>try</code> <code>{</code>
<code> </code><code>System.out.println(</code><code>"子线程"</code><code>+Thread.currentThread().getName()+</code><code>"正在执行"</code><code>);</code>
<code> </code><code>Thread.sleep(</code><code>3000</code><code>);</code>
<code> </code><code>System.out.println(</code><code>"子线程"</code><code>+Thread.currentThread().getName()+</code><code>"执行完毕"</code><code>);</code>
<code> </code><code>latch.countDown();</code>
<code> </code><code>} </code><code>catch</code> <code>(InterruptedException e) {</code>
<code> </code><code>e.printStackTrace();</code>
<code> </code><code>}</code>
<code> </code><code>};</code>
<code> </code><code>}.start();</code>
<code> </code><code>Thread.sleep(</code><code>3000</code><code>);</code>
<code> </code><code>System.out.println(</code><code>"子线程"</code><code>+Thread.currentThread().getName()+</code><code>"执行完毕"</code><code>);</code>
<code> </code><code>latch.countDown();</code>
<code> </code><code>try</code> <code>{</code>
<code> </code><code>System.out.println(</code><code>"等待2个子线程执行完毕..."</code><code>);</code>
<code> </code><code>latch.await();</code>
<code> </code><code>System.out.println(</code><code>"2个子线程已经执行完毕"</code><code>);</code>
<code> </code><code>System.out.println(</code><code>"继续执行主线程"</code><code>);</code>
<code> </code><code>} </code><code>catch</code> <code>(InterruptedException e) {</code>
<code> </code><code>e.printStackTrace();</code>
<code> </code><code>}</code>
<code> </code><code>}</code>
<code>}</code>
执行结果：
字面意思回环栅栏，通过它可以实现让一组线程等待至某个状态之后再全部同时执行。叫做回环是因为当所有等待线程都被释放以后，CyclicBarrier可以被重用。我们暂且把这个状态就叫做barrier，当调用await()方法之后，线程就处于barrier了。
CyclicBarrier类位于java.util.concurrent包下，CyclicBarrier提供2个构造器：
<code>public</code> <code>CyclicBarrier(</code><code>int</code> <code>parties, Runnable barrierAction) {</code>
<code>public</code> <code>CyclicBarrier(</code><code>int</code> <code>parties) {</code>
参数parties指让多少个线程或者任务等待至barrier状态；参数barrierAction为当这些线程都达到barrier状态时会执行的内容。
然后CyclicBarrier中最重要的方法就是await方法，它有2个重载版本：
<code>public</code> <code>int</code> <code>await() </code><code>throws</code> <code>InterruptedException, BrokenBarrierException { };</code>
<code>public</code> <code>int</code> <code>await(</code><code>long</code> <code>timeout, TimeUnit unit)</code><code>throws</code> <code>InterruptedException,BrokenBarrierException,TimeoutException { };</code>
第一个版本比较常用，用来挂起当前线程，直至所有线程都到达barrier状态再同时执行后续任务；
第二个版本是让这些线程等待至一定的时间，如果还有线程没有到达barrier状态就直接让到达barrier的线程执行后续任务。
下面举几个例子就明白了：
假若有若干个线程都要进行写数据操作，并且只有所有线程都完成写数据操作之后，这些线程才能继续做后面的事情，此时就可以利用CyclicBarrier了：
<code> </code><code>public</code> <code>static</code> <code>void</code> <code>main(String[] args) {</code>
<code> </code><code>int</code> <code>N = </code><code>4</code><code>;</code>
<code> </code><code>CyclicBarrier barrier = </code><code>new</code> <code>CyclicBarrier(N);</code>
<code> </code><code>for</code><code>(</code><code>int</code> <code>i=</code><code>0</code><code>;i<N;i++)</code>
<code> </code><code>new</code> <code>Writer(barrier).start();</code>
<code> </code><code>}</code>
<code> </code><code>static</code> <code>class</code> <code>Writer </code><code>extends</code> <code>Thread{</code>
<code> </code><code>private</code> <code>CyclicBarrier cyclicBarrier;</code>
<code> </code><code>public</code> <code>Writer(CyclicBarrier cyclicBarrier) {</code>
<code> </code><code>this</code><code>.cyclicBarrier = cyclicBarrier;</code>
<code> </code><code>@Override</code>
<code> </code><code>public</code> <code>void</code> <code>run() {</code>
<code> </code><code>System.out.println(</code><code>"线程"</code><code>+Thread.currentThread().getName()+</code><code>"正在写入数据..."</code><code>);</code>
<code> </code><code>try</code> <code>{</code>
<code> </code><code>Thread.sleep(</code><code>5000</code><code>); </code><code>//以睡眠来模拟写入数据操作</code>
<code> </code><code>System.out.println(</code><code>"线程"</code><code>+Thread.currentThread().getName()+</code><code>"写入数据完毕，等待其他线程写入完毕"</code><code>);</code>
<code> </code><code>cyclicBarrier.await();</code>
<code> </code><code>} </code><code>catch</code> <code>(InterruptedException e) {</code>
<code> </code><code>e.printStackTrace();</code>
<code> </code><code>}</code><code>catch</code><code>(BrokenBarrierException e){</code>
<code> </code><code>}</code>
<code> </code><code>System.out.println(</code><code>"所有线程写入完毕，继续处理其他任务..."</code><code>);</code>
从上面输出结果可以看出，每个写入线程执行完写数据操作之后，就在等待其他线程写入操作完毕。
当所有线程线程写入操作完毕之后，所有线程就继续进行后续的操作了。
如果说想在所有线程写入操作完之后，进行额外的其他操作可以为CyclicBarrier提供Runnable参数：
<code> </code><code>CyclicBarrier barrier = </code><code>new</code> <code>CyclicBarrier(N,</code><code>new</code> <code>Runnable() {</code>
<code> </code><code>@Override</code>
<code> </code><code>public</code> <code>void</code> <code>run() {</code>
<code> </code><code>System.out.println(</code><code>"当前线程"</code><code>+Thread.currentThread().getName()); </code>
<code> </code><code>});</code>
<code> </code>
运行结果：
从结果可以看出，当四个线程都到达barrier状态后，会从四个线程中选择一个线程去执行Runnable。
下面看一下为await指定时间的效果：
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<code> </code><code>for</code><code>(</code><code>int</code> <code>i=</code><code>0</code><code>;i<N;i++) {</code>
<code> </code><code>if</code><code>(i<N-</code><code>1</code><code>)</code>
<code> </code><code>new</code> <code>Writer(barrier).start();</code>
<code> </code><code>else</code> <code>{</code>
<code> </code><code>try</code> <code>{</code>
<code> </code><code>Thread.sleep(</code><code>5000</code><code>);</code>
<code> </code><code>cyclicBarrier.await(</code><code>2000</code><code>, TimeUnit.MILLISECONDS);</code>
<code> </code><code>} </code><code>catch</code> <code>(TimeoutException e) {</code>
<code> </code><code>// TODO Auto-generated catch block</code>
<code> </code><code>System.out.println(Thread.currentThread().getName()+</code><code>"所有线程写入完毕，继续处理其他任务..."</code><code>);</code>
上面的代码在main方法的for循环中，故意让最后一个线程启动延迟，因为在前面三个线程都达到barrier之后，等待了指定的时间发现第四个线程还没有达到barrier，就抛出异常并继续执行后面的任务。
另外CyclicBarrier是可以重用的，看下面这个例子：
<code> </code><code>try</code> <code>{</code>
<code> </code><code>Thread.sleep(</code><code>25000</code><code>);</code>
<code> </code><code>System.out.println(</code><code>"CyclicBarrier重用"</code><code>);</code>
<code> </code>
从执行结果可以看出，在初次的4个线程越过barrier状态后，又可以用来进行新一轮的使用。而CountDownLatch无法进行重复使用。
Semaphore翻译成字面意思为 信号量，Semaphore可以控同时访问的线程个数，通过 acquire() 获取一个许可，如果没有就等待，而 release() 释放一个许可。
Semaphore类位于java.util.concurrent包下，它提供了2个构造器：
<code>public</code> <code>Semaphore(</code><code>int</code> <code>permits) { </code><code>//参数permits表示许可数目，即同时可以允许多少线程进行访问</code>
<code> </code><code>sync = </code><code>new</code> <code>NonfairSync(permits);</code>
<code>public</code> <code>Semaphore(</code><code>int</code> <code>permits, </code><code>boolean</code> <code>fair) { </code><code>//这个多了一个参数fair表示是否是公平的，即等待时间越久的越先获取许可</code>
<code> </code><code>sync = (fair)? </code><code>new</code> <code>FairSync(permits) : </code><code>new</code> <code>NonfairSync(permits);</code>
下面说一下Semaphore类中比较重要的几个方法，首先是acquire()、release()方法：
<code>public</code> <code>void</code> <code>acquire() </code><code>throws</code> <code>InterruptedException { } </code><code>//获取一个许可</code>
<code>public</code> <code>void</code> <code>acquire(</code><code>int</code> <code>permits) </code><code>throws</code> <code>InterruptedException { } </code><code>//获取permits个许可</code>
<code>public</code> <code>void</code> <code>release() { } </code><code>//释放一个许可</code>
<code>public</code> <code>void</code> <code>release(</code><code>int</code> <code>permits) { } </code><code>//释放permits个许可</code>
acquire()用来获取一个许可，若无许可能够获得，则会一直等待，直到获得许可。
release()用来释放许可。注意，在释放许可之前，必须先获获得许可。
这4个方法都会被阻塞，如果想立即得到执行结果，可以使用下面几个方法：
<code>public</code> <code>boolean</code> <code>tryAcquire() { }; </code><code>//尝试获取一个许可，若获取成功，则立即返回true，若获取失败，则立即返回false</code>
<code>public</code> <code>boolean</code> <code>tryAcquire(</code><code>long</code> <code>timeout, TimeUnit unit) </code><code>throws</code> <code>InterruptedException { }; </code><code>//尝试获取一个许可，若在指定的时间内获取成功，则立即返回true，否则则立即返回false</code>
<code>public</code> <code>boolean</code> <code>tryAcquire(</code><code>int</code> <code>permits) { }; </code><code>//尝试获取permits个许可，若获取成功，则立即返回true，若获取失败，则立即返回false</code>
<code>public</code> <code>boolean</code> <code>tryAcquire(</code><code>int</code> <code>permits, </code><code>long</code> <code>timeout, TimeUnit unit) </code><code>throws</code> <code>InterruptedException { }; </code><code>//尝试获取permits个许可，若在指定的时间内获取成功，则立即返回true，否则则立即返回false</code>
另外还可以通过availablePermits()方法得到可用的许可数目。
下面通过一个例子来看一下Semaphore的具体使用：
假若一个工厂有5台机器，但是有8个工人，一台机器同时只能被一个工人使用，只有使用完了，其他工人才能继续使用。那么我们就可以通过Semaphore来实现：
<code> </code><code>int</code> <code>N = </code><code>8</code><code>; </code><code>//工人数</code>
<code> </code><code>Semaphore semaphore = </code><code>new</code> <code>Semaphore(</code><code>5</code><code>); </code><code>//机器数目</code>
<code> </code><code>new</code> <code>Worker(i,semaphore).start();</code>
<code> </code>
<code> </code><code>static</code> <code>class</code> <code>Worker </code><code>extends</code> <code>Thread{</code>
<code> </code><code>private</code> <code>int</code> <code>num;</code>
<code> </code><code>private</code> <code>Semaphore semaphore;</code>
<code> </code><code>public</code> <code>Worker(</code><code>int</code> <code>num,Semaphore semaphore){</code>
<code> </code><code>this</code><code>.num = num;</code>
<code> </code><code>this</code><code>.semaphore = semaphore;</code>
<code> </code><code>semaphore.acquire();</code>
<code> </code><code>System.out.println(</code><code>"工人"</code><code>+</code><code>this</code><code>.num+</code><code>"占用一个机器在生产..."</code><code>);</code>
<code> </code><code>Thread.sleep(</code><code>2000</code><code>);</code>
<code> </code><code>System.out.println(</code><code>"工人"</code><code>+</code><code>this</code><code>.num+</code><code>"释放出机器"</code><code>);</code>
<code> </code><code>semaphore.release(); </code>
执行结果：
下面对上面说的三个辅助类进行一个总结：
1）CountDownLatch和CyclicBarrier都能够实现线程之间的等待，只不过它们侧重点不同：
CountDownLatch一般用于某个线程A等待若干个其他线程执行完任务之后，它才执行；
而CyclicBarrier一般用于一组线程互相等待至某个状态，然后这一组线程再同时执行；
另外，CountDownLatch是不能够重用的，而CyclicBarrier是可以重用的。
2）Semaphore其实和锁有点类似，它一般用于控制对某组资源的访问权限。
参考资料：
《Java编程思想》