這次說一下 JUC 中的同步器三個主要的成員：CountDownLatch、CyclicBarrier 和 Semaphore（不知道有沒有初學者覺得這三個的名字不太好記）。這三個是 JUC 中較為常用的同步器，通過它們可以方便地實現(xiàn)很多線程之間協(xié)作的功能。（下面的代碼出自 JDK 文檔）

CountDownLatch

直譯過來就是倒計數(shù)(CountDown)門閂(Latch)。倒計數(shù)不用說，門閂的意思顧名思義就是阻止前進。在這里就是指 CountDownLatch.await() 方法在倒計數(shù)為0之前會阻塞當前線程。

作用

CountDownLatch 的作用和 Thread.join() 方法類似，可用于一組線程和另外一組線程的協(xié)作。例如，主線程在做一項工作之前需要一系列的準備工作，只有這些準備工作都完成，主線程才能繼續(xù)它的工作。這些準備工作彼此獨立，所以可以并發(fā)執(zhí)行以提高速度。在這個場景下就可以使用 CountDownLatch 協(xié)調(diào)線程之間的調(diào)度了。在直接創(chuàng)建線程的年代（Java 5.0 之前），我們可以使用 Thread.join()。在 JUC 出現(xiàn)后，因為線程池中的線程不能直接被引用，所以就必須使用 CountDownLatch 了。

示例

下面的這個例子可以理解為 F1 賽車的維修過程，只有 startSignal （可以表示停車，可能名字不太貼合）命令下達之后，維修工才開始干活，只有等所有工人完成工作之后，賽車才能繼續(xù)。

class Driver { // ...  
    void main() throws InterruptedException {  
        CountDownLatch startSignal = new CountDownLatch(1);  
        CountDownLatch doneSignal = new CountDownLatch(N);  
 
        for (int i = 0; i < N; ++i) // create and start threads  
            new Thread(new Worker(startSignal, doneSignal)).start();  
 
        doSomethingElse();            // don't let run yet  
        startSignal.countDown();      // let all threads proceed  
        doSomethingElse();  
        doneSignal.await();           // wait for all to finish  
    }  
}  
 
class Worker implements Runnable {  
    private final CountDownLatch startSignal;  
    private final CountDownLatch doneSignal;  
    Worker(CountDownLatch startSignal, CountDownLatch doneSignal) {  
        this.startSignal = startSignal;  
        this.doneSignal = doneSignal;  
    }  
    public void run() {  
        try {  
            startSignal.await();  
            doWork();  
            doneSignal.countDown();  
        } catch (InterruptedException ex) {} // return;  
    }  
 
    void doWork() { ... }  
} 

當 startSignal.await() 會阻塞線程，當 startSignal.countDown() 被調(diào)用之后，所有 Worker 線程開始執(zhí)行 doWork() 方法，所以 Worker。doWork() 是幾乎同時開始執(zhí)行的。當 Worker.doWork() 執(zhí)行完畢后，調(diào)用 doneSignal.countDown()，在所有 Worker 線程執(zhí)行完畢之后，主線程繼續(xù)執(zhí)行。

CyclicBarrier

CyclicBarrier 翻譯過來叫循環(huán)柵欄、循環(huán)障礙什么的（還是有點別扭的。所以還是別翻譯了，只可意會不可言傳啊）。它主要的方法就是一個：await()。await() 方法沒被調(diào)用一次，計數(shù)便會減少1，并阻塞住當前線程。當計數(shù)減至0時，阻塞解除，所有在此 CyclicBarrier 上面阻塞的線程開始運行。在這之后，如果再次調(diào)用 await() 方法，計數(shù)就又會變成 N-1，新一輪重新開始，這便是 Cyclic 的含義所在。

CyclicBarrier 的使用并不難，但需要主要它所相關(guān)的異常。除了常見的異常，CyclicBarrier.await() 方法會拋出一個獨有的 BrokenBarrierException。這個異常發(fā)生在當某個線程在等待本 CyclicBarrier 時被中斷或超時或被重置時，其它同樣在這個 CyclicBarrier 上等待的線程便會受到 BrokenBarrierException。意思就是說，同志們，別等了，有個小伙伴已經(jīng)掛了，咱們?nèi)绻^續(xù)等有可能會一直等下去，所有各回各家吧。

CyclicBarrier.await() 方法帶有返回值，用來表示當前線程是第幾個到達這個 Barrier 的線程。

和 CountDownLatch 一樣，CyclicBarrier 同樣可以可以在構(gòu)造函數(shù)中設(shè)定總計數(shù)值。與 CountDownLatch 不同的是，CyclicBarrier 的構(gòu)造函數(shù)還可以接受一個 Runnable，會在 CyclicBarrier 被釋放時執(zhí)行。

“NOTE: CyclicBarrier 的功能也可以由 CountDownLatch 來實現(xiàn) 

示例

CyclicBarrier 的應(yīng)用（當然，這個例子換成 CountDownLatch 也是可以實現(xiàn)的，很簡單，就不說怎么寫了）

class Solver {  
    final int N;  
    final float[][] data;  
    final CyclicBarrier barrier;  
 
    class Worker implements Runnable {  
        int myRow;  
        Worker(int row) { myRow = row; }  
        public void run() {  
            while (!done()) {  
                processRow(myRow);  
 
                try {  
                    barrier.await();  
                } catch (InterruptedException ex) {  
                    return;  
                } catch (BrokenBarrierException ex) {  
                    return;  
                }  
            }  
        }  
    }  
 
    public Solver(float[][] matrix) {  
        data = matrix;  
        N = matrix.length;  
        barrier = new CyclicBarrier(N, new Runnable() {  
                public void run() {  
                    mergeRows(...);  
                }  
            });  
        for (int i = 0; i < N; ++i)  
            new Thread(new Worker(i)).start();  
 
        waitUntilDone();  
    }  
} 

CyclicBarrier 和 CountDownLatch 在用法上的不同

CountDownLatch 適用于一組線程和另一個主線程之間的工作協(xié)作。一個主線程等待一組工作線程的任務(wù)完畢才繼續(xù)它的執(zhí)行是使用 CountDownLatch 的主要場景；CyclicBarrier 用于一組或幾組線程，比如一組線程需要在一個時間點上達成一致，例如同時開始一個工作。另外，CyclicBarrier 的循環(huán)特性和構(gòu)造函數(shù)所接受的 Runnable 參數(shù)也是 CountDownLatch 所不具備的。

Semaphore

Semaphore 直譯是信號量，可能稱它是許可量更容易理解。當然，因為在計算機科學中這個名字由來已久，所以不能亂改。它的功能比較好理解，就是通過構(gòu)造函數(shù)設(shè)定一個數(shù)量的許可，然后通過 acquire 方法獲得許可，release 方法釋放許可。它還有 tryAcquire 和 acquireUninterruptibly 方法，可以根據(jù)自己的需要選擇

示例：Semaphore 控制資源訪問

class Pool {  
    private static final int MAX_AVAILABLE = 100;  
    private final Semaphore available = new Semaphore(MAX_AVAILABLE, true);  
 
    public Object getItem() throws InterruptedException {  
        available.acquire();  
        return getNextAvailableItem();  
    }  
 
    public void putItem(Object x) {  
        if (markAsUnused(x))  
            available.release();  
    }  
 
    // Not a particularly efficient data structure; just for demo  
 
    protected Object[] items = ... whatever kinds of items being managed  
    protected boolean[] used = new boolean[MAX_AVAILABLE];  
 
    protected synchronized Object getNextAvailableItem() {  
        for (int i = 0; i < MAX_AVAILABLE; ++i) {  
            if (!used[i]) {  
                used[i] = true;  
                return items[i];  
            }  
        }  
        return null; // not reached  
    }  
 
    protected synchronized boolean markAsUnused(Object item) {  
        for (int i = 0; i < MAX_AVAILABLE; ++i) {  
            if (item == items[i]) {  
                if (used[i]) {  
                    used[i] = false;  
                    return true;  
                } else 
                    return false;  
            }  
        }  
        return false;  
    }  
} 

上面這個示例中 Semaphore 的用法沒什么可多講的。需要留言的是這里面有兩個同步方法，不過對吞吐應(yīng)該沒什么影響，因為主要是對一個 boolean 數(shù)組做一下 O(n) 的操作，而且每個循環(huán)里面的操作很簡單，所以速度很快。不過不知道 JUC 里面線程池的控制是怎么做的，本人不才，還沒看過那塊源代碼，得空看看，有知道的也可以說說。

最后一句話總結(jié)

CountDownLatch 是能使一組線程等另一組線程都跑完了再繼續(xù)跑；CyclicBarrier 能夠使一組線程在一個時間點上達到同步，可以是一起開始執(zhí)行全部任務(wù)或者一部分任務(wù)。同時，它是可以循環(huán)使用的；Semaphore 是只允許一定數(shù)量的線程同時執(zhí)行一段任務(wù)。

原文鏈接：http://my.oschina.net/lifany/blog/207995