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本文收录于JavaStarter ，里面有我完整的 Java 系列文章，学习或面试都可以看看哦
（一）概述
资源的分配方式有两种，一种是独占，比如之前讲的 ReentrantLock，另外一种是共享，即我们今天将要学习的 Semaphore、CyclicBarrier 以及 CountDownLatch。这些都是 JUC 包中的类。
（二）Semaphore
Semaphore 是信号量的意思，作用是控制访问特定资源的线程数量。
其核心 API 为：
semaphore.acquire();semaphore.release();
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这么说可能比较模糊，下面我举个例子。
Semaphore 就好比游乐园中的某个游乐设施的管理员，用来控制同时玩这个游乐设施的人数。比如跳楼机只能坐十个人，就设置 Semaphore 的 permits 等于 10。
每当有一个人来时，首先判断 permits 是否大于 0，如果大于 0，就把一个许可证给这个人，同时自己的 permits 数量减一。
如果 permits 数量等于 0 了，其他人再想进来时就只能排队了。
当一个人玩好之后，这个人把许可证还给 Semaphore，permits 加 1，正在排队的人再来竞争这一个许可证。
下面通过代码来演示这样一个场景
public class SemaphoreTest { public static void main(String[] args) { //创建permits等于2 Semaphore semaphore=new Semaphore(2); //开五个线程去执行PlayGame for (int i = 0; i < 5; i++) { new Thread(new PlayGame(semaphore)).start(); } }
static class PlayGame extends Thread{ Semaphore semaphore; public PlayGame(Semaphore semaphore){ this.semaphore=semaphore; } @Override public void run() { try { semaphore.acquire(); System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"获得一个许可证"); Thread.sleep(1000); System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"释放一个许可证"); semaphore.release(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }}
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在这里设置 Semaphore 的 permit 等于 2，表示同时只有两个线程可以执行，然后开五个线程，在执行前通过semaphore.acquire();获取 permit，执行后通过semaphore.release();归还 permit。
通过结果可以观察到，每次最多只会有两个线程执行 PlayGame 。
（三）Semaphore 原理
3.1 默认非公平锁
Semaphore 默认创建的是一个非公平锁：
3.2 Semaphore 源码分析
Semaphore 的实现方式和 ReentrantLock 十分类似。
首先定义一个内部类 Sync 继承 AbstractQueuedSynchronizer
从 Sync 的构造方法中可以看到，初始化时设置 state 等于 permits，在讲 ReentrantLock 的时候，state 用来存储重入锁的次数，在 Semaphore 中 state 用来存储资源的数量。
Semaphore 的核心方法是 acquire 和 release，当执行 acquire 方法时，sync 会执行一个获取一个共享资源的操作：
核心是判断剩余数量是否大于 0，如果是的话就通过 cas 操作去获取资源，否则就进入队列中等待
当执行 release 方法时，sync 会执行一个将一个共享资源放回去的 cas 操作
（四）CountDownLatch
countdownlatch 能够让一个线程等待其他线程工作完成之后再执行。
countdownlatch 通过一个计数器来实现，初始值是指定的数量，每当一个线程完成自己的任务后，计数器减一，当计数器为 0 时，执行最后的等待线程。
其核心 API 为
CountDownLatch.countDown();CountDownLatch.await();
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下面来看代码示例：
设定 countDownLatch 初始值为 2，定义两个线程分别执行对应的方法，方法执行完毕后再执行countDownLatch.countDown(); 这两个方法执行的过程中，主线程被countDownLatch.await();阻塞，只有等到其他线程都执行完毕之后才可执行。
public class CountDownLatchTest { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { //设定初始值为2 CountDownLatch countDownLatch=new CountDownLatch(2); //执行两个任务 new Thread(new Task1(countDownLatch)).start(); new Thread(new Task2(countDownLatch)).start(); //在两个任务执行完之后才会执行await方法之后的代码 countDownLatch.await(); System.out.println("其余两个线程执行完之后执行"); }
private static class Task1 implements Runnable { private CountDownLatch countDownLatch; public Task1(CountDownLatch countDownLatch) { this.countDownLatch=countDownLatch; }
@Override public void run() { System.out.println("执行任务一"); try { Thread.sleep(2000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }finally { if (countDownLatch!=null){ //执行完毕后调用countDown countDownLatch.countDown(); } } } }
private static class Task2 implements Runnable { private CountDownLatch countDownLatch; public Task2(CountDownLatch countDownLatch) { this.countDownLatch=countDownLatch; }
@Override public void run() { System.out.println("执行任务二"); try { Thread.sleep(3000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); }finally { if (countDownLatch!=null){ //执行完毕后调用countDown countDownLatch.countDown(); } } } }}
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效果如下：
（五）CyclicBarrier
栅栏屏障，让一组线程到达一个屏障（也可以叫同步点）时被阻塞，直到最后一个线程到达屏障时，屏障才会开门，所有被屏障拦截的线程才会继续运行。
其核心 API 为：
和 countdownlatch 的区别在于，countdownlatch 是一个线程等待其他线程执行完毕后再执行，CyclicBarrier 是每一个线程等待所有线程执行完毕后，再执行。
看代码，初始化 cyclicBarrier 为 3，两个子线程和一个主线程执行完时都会被阻塞在cyclicBarrier.await();代码前，等三个线程都执行完毕后再执行接下去的代码。
public class CyclicBarrierTest { public static void main(String[] args) throws BrokenBarrierException, InterruptedException { CyclicBarrier cyclicBarrier=new CyclicBarrier(3); System.out.println("执行主线程"); new Thread(new Task1(cyclicBarrier)).start(); new Thread(new Task2(cyclicBarrier)).start(); cyclicBarrier.await(); System.out.println("三个线程都执行完毕，继续执行主线程"); }
private static class Task1 implements Runnable { private CyclicBarrier cyclicBarrier; public Task1(CyclicBarrier cyclicBarrier) { this.cyclicBarrier=cyclicBarrier; }
@Override public void run() { System.out.println("执行任务一"); try { Thread.sleep(2000); cyclicBarrier.await(); System.out.println("三个线程都执行完毕，继续执行任务一"); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } catch (BrokenBarrierException e) { e.printStackTrace(); } } }
private static class Task2 implements Runnable { private CyclicBarrier cyclicBarrier; public Task2(CyclicBarrier cyclicBarrier) { this.cyclicBarrier=cyclicBarrier; }
@Override public void run() { System.out.println("执行任务二"); try { Thread.sleep(2000); cyclicBarrier.await(); System.out.println("三个线程都执行完毕，继续执行任务二"); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } catch (BrokenBarrierException e) { e.printStackTrace(); } } }}
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结果如下：
cyclicBarrier 还可以重复执行，而不需要重新去定义。
public static void main(String[] args) throws BrokenBarrierException, InterruptedException { CyclicBarrier cyclicBarrier=new CyclicBarrier(3); //第一次 System.out.println("执行主线程"); new Thread(new Task1(cyclicBarrier)).start(); new Thread(new Task2(cyclicBarrier)).start(); cyclicBarrier.await(); System.out.println("三个线程都执行完毕，继续执行主线程"); //第二次 System.out.println("执行主线程"); new Thread(new Task1(cyclicBarrier)).start(); new Thread(new Task2(cyclicBarrier)).start(); cyclicBarrier.await();}
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（六）总结
归根结底，Semaphore、CyclicBarrier、CountDownLatch 三个类都是对 AQS 中资源共享的应用，学懂 AQS 之后，你会发现 JUC 包中的类变得不难了。好了，我们下期再见！
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