并发工具类

并发工具类位于 java.util.concurrent 包，用于协调多线程执行。

CountDownLatch（倒计时锁）

作用

一个线程等待其他多个线程完成。

使用示例

// 主线程等待 3 个工作线程完成
CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3);

for (int i = 0; i < 3; i++) {
    new Thread(() -> {
        try {
            // 执行任务
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 完成");
        } finally {
            latch.countDown();  // 计数减 1
        }
    }).start();
}

latch.await();  // 主线程等待，计数归零后继续
System.out.println("所有工作线程完成");

特点

• 计数器递减，归零触发 await() 继续
• 一次性使用，不可重置
• await() 可设置超时

适用场景

• 主线程等待多个子任务完成
• 服务启动等待多个组件就绪

CyclicBarrier（循环屏障）

作用

多个线程互相等待，都到达屏障点后一起继续。

使用示例

// 3 个线程互相等待，都到达后一起继续
CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(3, () -> {
    System.out.println("所有线程到达屏障，执行汇总");
});

for (int i = 0; i < 3; i++) {
    new Thread(() -> {
        try {
            System.out.println("第一阶段完成");
            barrier.await();  // 等待其他线程

            System.out.println("第二阶段开始");
            barrier.await();  // 等待其他线程（可循环使用）
        } catch (Exception e) {}
    }).start();
}

特点

• 计数器可重置，循环使用
• 可指定屏障动作：所有线程到达后执行回调
• await() 可设置超时

适用场景

• 多线程分阶段并行计算
• 多线程定时汇总

Semaphore（信号量）

作用

控制同时访问资源的线程数量，用于限流。

使用示例

// 允许 3 个线程同时访问
Semaphore semaphore = new Semaphore(3);

for (int i = 0; i < 10; i++) {
    new Thread(() -> {
        try {
            semaphore.acquire();  // 获取许可（最多 3 个同时持有）
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 访问资源");
            Thread.sleep(2000);
        } finally {
            semaphore.release();  // 释放许可
        }
    }).start();
}

特点

• 可设置公平/非公平模式
• acquire() 可设置超时
• 可动态调整许可数量

适用场景

• 限流：控制并发访问数量
• 资源池：如数据库连接池控制

Exchanger（交换器）

作用

两个线程交换数据。

使用示例

Exchanger<String> exchanger = new Exchanger<>();

new Thread(() -> {
    try {
        String data = "数据A";
        String received = exchanger.exchange(data);  // 交换
        System.out.println("收到：" + received);
    } catch (InterruptedException e) {}
}).start();

new Thread(() -> {
    try {
        String data = "数据B";
        String received = exchanger.exchange(data);  // 交换
        System.out.println("收到：" + received);
    } catch (InterruptedException e) {}
}).start();

Phaser（阶段器）

作用

CyclicBarrier 的增强版，支持动态调整参与者数量。

使用示例

Phaser phaser = new Phaser(3);  // 3 个参与者

for (int i = 0; i < 3; i++) {
    new Thread(() -> {
        System.out.println("阶段 1 完成");
        phaser.arriveAndAwaitAdvance();  // 等待所有线程到达

        System.out.println("阶段 2 完成");
        phaser.arriveAndAwaitAdvance();

        // 动态注销（不再参与后续阶段）
        phaser.arriveAndDeregister();
    }).start();
}

三者对比

要点总结

• CountDownLatch：一等多，计数递减，一次性
• CyclicBarrier：多等多，可循环，支持屏障动作
• Semaphore：控制并发数量，可复用
• Exchanger：两个线程交换数据
• Phaser：动态调整参与者，支持注销
• CountDownLatch 用于等待子任务完成
• CyclicBarrier 用于分阶段协作
• Semaphore 用于限流控制