1.Semaphore

信号量(Semaphore)，有时被称为信号灯，是在多线程环境下使用的一种设施, 它负责协调各个线程, 以保证它们能够正确、合理的使用公共资源。

Semaphore当前在多线程环境下被扩放使用，操作系统的信号量是个很重要的概念，在进程控制方面都有应用。Java并发库Semaphore 可以很轻松完成信号量控制，Semaphore可以控制某个资源可被同时访问的个数，通过 acquire() 获取一个许可，如果没有就等待，而 release() 释放一个许可。比如在Windows下可以设置共享文件的最大客户端访问个数。

Semaphore实现的功能就类似厕所有5个坑，假如有10个人要上厕所，那么同时只能有多少个人去上厕所呢？同时只能有5个人能够占用，当5个人中 的任何一个人让开后，其中等待的另外5个人中又有一个人可以占用了。另外等待的5个人中可以是随机获得优先机会，也可以是按照先来后到的顺序获得机会，这取决于构造Semaphore对象时传入的参数选项。单个信号量的Semaphore对象可以实现互斥锁的功能，并且可以是由一个线程获得了“锁”，再由另一个线程释放“锁”，这可应用于死锁恢复的一些场合。

public static void main(String[] args) {
	// 线程池
	ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();
	// 只能5个线程同时访问
	final Semaphore semp = new Semaphore(5);
	// 模拟20个客户端访问
	for (int index = 0; index < 20; index++) {
		final int NO = index;
		Runnable run = new Runnable() {
			public void run() {
				try {
					// 获取许可
					semp.acquire();
					try{
						System.out.println("Accessing: " + NO);
						Thread.sleep((long) (Math.random() * 10000));
					}finally{
						// 访问完后，释放 ，如果屏蔽下面的语句，则在控制台只能打印5条记录，之后线程一直阻塞
						semp.release();
					}
				} catch (InterruptedException e) {
				}
			}
		};
		exec.execute(run);
	}
	// 退出线程池
	exec.shutdown();

}

2.CountDownLatch

CountDownLatch类是一个同步计数器,构造时默认接收一个初始值，每调用一次countDown()方法，计数器减1。计数器>0时，await()方法会阻塞;当计数器=0时会得到await()会立即得到响应。

3.CyclicBarrier

CyclicBarrier一个同步辅助类，它允许一组线程互相等待，直到到达某个公共屏障点 (common barrier point)。适用于所有的子任务都完成时，才执行主任务。

public class Main {
	public static void main(String[] args) {
		// 如果将参数改为4，但是下面只加入了3个选手，这永远等待下去
		// Waits until all parties have invoked await on this barrier.
		CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(3);

		ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(3);
		executor.submit(new Thread(new Runner(barrier, "1号选手")));
		executor.submit(new Thread(new Runner(barrier, "2号选手")));
		executor.submit(new Thread(new Runner(barrier, "3号选手")));

		executor.shutdown();
	}
}

class Runner implements Runnable {
	// 一个同步辅助类，它允许一组线程互相等待，直到到达某个公共屏障点 (common barrier point)
	private CyclicBarrier barrier;

	private String name;

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

	@Override
	public void run() {
		try {
			Thread.sleep(1000 * (new Random()).nextInt(8));
			System.out.println(name + " 准备好了...");
			// barrier的await方法，在所有参与者都已经在此 barrier 上调用 await 方法之前，将一直等待。
			barrier.await();
		} catch (InterruptedException e) {
			e.printStackTrace();
		} catch (BrokenBarrierException e) {
			e.printStackTrace();
		}
		System.out.println(name + " 起跑！");
	}
}
/*
 *	2号选手 准备好了...
	1号选手 准备好了...
	3号选手 准备好了...
	3号选手 起跑！
	2号选手 起跑！
	1号选手 起跑！
*/

4.Exchanger

Exchanger可以在两个线程之间交换数据，只能是2个线程，他不支持更多的线程之间互换数据。当线程A调用Exchange对象的exchange()方法后，他会陷入阻塞状态，直到线程B也调用了exchange()方法，然后以线程安全的方式交换数据，之后线程A和B继续运行.

public class ThreadLocalTest {

	public static void main(String[] args) {
		Exchanger<List<Integer>> exchanger = new Exchanger<>();
		new Consumer(exchanger).start();
		new Producer(exchanger).start();
	}

}

class Producer extends Thread {
	List<Integer> list = new ArrayList<>();
	Exchanger<List<Integer>> exchanger = null;
	public Producer(Exchanger<List<Integer>> exchanger) {
		super();
		this.exchanger = exchanger;
	}
	@Override
	public void run() {
		Random rand = new Random();
		for(int i=0; i<10; i++) {
			list.clear();
			list.add(rand.nextInt(10000));
			list.add(rand.nextInt(10000));
			list.add(rand.nextInt(10000));
			list.add(rand.nextInt(10000));
			list.add(rand.nextInt(10000));
			try {
				list = exchanger.exchange(list);
			} catch (InterruptedException e) {
				// TODO Auto-generated catch block
				e.printStackTrace();
			}
		}
	}
}

class Consumer extends Thread {
	List<Integer> list = new ArrayList<>();
	Exchanger<List<Integer>> exchanger = null;
	public Consumer(Exchanger<List<Integer>> exchanger) {
		super();
		this.exchanger = exchanger;
	}
	@Override
	public void run() {
		for(int i=0; i<10; i++) {
			try {
				list = exchanger.exchange(list);
			} catch (InterruptedException e) {
				// TODO Auto-generated catch block
				e.printStackTrace();
			}
			System.out.print(list.get(0)+", ");
			System.out.print(list.get(1)+", ");
			System.out.print(list.get(2)+", ");
			System.out.print(list.get(3)+", ");
			System.out.println(list.get(4)+", ");
		}
	}
}