在多线程程序设计中，经常会遇到一个线程等待一个或多个线程的场景，遇到这样的场景应该如何解决？
如果是一个线程等待一个线程，则可以通过await()和notify()来实现；
如果是一个线程等待多个线程，则就可以使用CountDownLatch和CyclicBarrier来实现比较好的控制。
下面来详细描述下CountDownLatch的应用场景：
例如：百米赛跑：8名运动员同时起跑，由于速度的快慢，肯定有会出现先到终点和晚到终点的情况，而终点有个统计成绩的仪器，当所有选手到达终点时，它会统计所有人的成绩并进行排序，然后把结果发送到汇报成绩的系统。
其实这就是一个CountDownLatch的应用场景：一个线程或多个线程等待其他线程运行达到某一目标后进行自己的下一步工作，而被等待的“其他线程”达到这个目标后继续自己下面的任务。
这个场景中：
1. 被等待的“其他线程”------>8名运动员
2. 等待“其他线程”的这个线程------>终点统计成绩的仪器
那么，如何来通过CountDownLatch来实现上述场景的线程控制和调度呢？
jdk中CountDownLatch类有一个常用的构造方法：CountDownLatch(int count)；
两个常用的方法：await()和countdown()
其 中count是一个计数器中的初始化数字，比如初始化的数字是2，当一个线程里调用了countdown()，则这个计数器就减一，当线程调用了 await()，则这个线程就等待这个计数器变为0，当这个计数器变为0时，这个线程继续自己下面的工作。下面是上述CountDownLatch场景的 实现：
Work类（运动员）：
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
public class Work implements Runnable {
private int id;
private CountDownLatch beginSignal;
private CountDownLatch endSignal;
public Work(int id, CountDownLatch begin, CountDownLatch end) {
this.id = id;
this.beginSignal = begin;
this.endSignal = end;
}
@Override
public void run() {
try {
beginSignal.await();
System.out.println("起跑...");
System.out.println("work" + id + "到达终点");
endSignal.countDown();
System.out.println("work" + id + "继续干其他事情");
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
Main类（终点统计仪器）：
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
CountDownLatch begSignal = new CountDownLatch(1);
CountDownLatch endSignal = new CountDownLatch(8);
for (int i = 0; i < 8; i++) {
new Thread(new Work(i, begSignal, endSignal)).start();
}
try {
begSignal.countDown(); //统一起跑
endSignal.await(); //等待运动员到达终点
System.out.println("结果发送到汇报成绩的系统");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
下面详细描述下CyclicBarrier的应用场景：
有四个游戏玩家玩游戏，游戏有三个关卡，每个关卡必须要所有玩家都到达后才能允许通关。
其 实这个场景里的玩家中如果有玩家A先到了关卡1，他必须等待其他所有玩家都到达关卡1时才能通过，也就是说线程之间需要互相等待，这和 CountDownLatch的应用场景有区别，CountDownLatch里的线程是到了运行的目标后继续干自己的其他事情，而这里的线程需要等待其 他线程后才能继续完成下面的工作。
jdk中CyclicBarrier类有两个常用的构造方法：
1. CyclicBarrier(int parties)
这里的parties也是一个计数器，例如，初始化时parties里的计数是3，于是拥有该CyclicBarrier对象的线程当parties的计数为3时就唤醒，注：这里parties里的计数在运行时当调用CyclicBarrier:await()时,计数就加1，一直加到初始的值
2. CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)
这里的parties与上一个构造方法的解释是一样的，这里需要解释的是第二个入参（Runnable barrierAction）,这个参数是一个实现Runnable接口的类的对象，也就是说当parties加到初始值时就出发barrierAction的内容。
下面来实现上述的应用场景：
Player类（玩家类）
[java] view plaincopy
import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
public class Player implements Runnable {
private CyclicBarrier cyclicBarrier;
private int id;
public Player(int id, CyclicBarrier cyclicBarrier) {
this.cyclicBarrier = cyclicBarrier;
this.id = id;
}
@Override
public void run() {
try {
System.out.println("玩家" + id + "正在玩第一关...");
cyclicBarrier.await();
System.out.println("玩家" + id + "进入第二关...");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (BrokenBarrierException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
GameBarrier类（关卡类，这里控制玩家必须全部到达第一关结束的关口才能进入第二关）
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
public class GameBarrier {
public static void main(String[] args) {
CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(4, new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("所有玩家进入第二关！");
}
});
for (int i = 0; i < 4; i++) {
new Thread(new Player(i, cyclicBarrier)).start();
}
}
}
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：
public Semaphore(int permits) { //参数permits表示许可数目，即同时可以允许多少线程进行访问
sync = new NonfairSync(permits);
}
public Semaphore(int permits, boolean fair) { //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
sync = (fair)? new FairSync(permits) : new NonfairSync(permits);
}
下面说一下Semaphore类中比较重要的几个方法，首先是acquire()、release()方法：
public void acquire() throws InterruptedException { } //获取一个许可
public void acquire(int permits) throws InterruptedException { } //获取permits个许可
public void release() { } //释放一个许可
public void release(int permits) { } //释放permits个许可
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：
public boolean tryAcquire() { }; //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
public boolean tryAcquire(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException { }; //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
public boolean tryAcquire(int permits) { }; //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
public boolean tryAcquire(int permits, long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException { }; //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
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：
public class Test {
public static void main(String[] args) {
int N = 8; //工人数
Semaphore semaphore = new Semaphore(5); //机器数目
for(int i=0;i<N;i++)
new Worker(i,semaphore).start();
}
static class Worker extends Thread{
private int num;
private Semaphore semaphore;
public Worker(int num,Semaphore semaphore){
this.num = num;
this.semaphore = semaphore;
}
@Override
public void run() {
try {
semaphore.acquire();
System.out.println("工人"+this.num+"占用一个机器在生产...");
Thread.sleep(2000);
System.out.println("工人"+this.num+"释放出机器");
semaphore.release();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
执行结果：
复制代码
工人0占用一个机器在生产...
工人1占用一个机器在生产...
工人2占用一个机器在生产...
工人4占用一个机器在生产...
工人5占用一个机器在生产...
工人0释放出机器
工人2释放出机器
工人3占用一个机器在生产...
工人7占用一个机器在生产...
工人4释放出机器
工人5释放出机器
工人1释放出机器
工人6占用一个机器在生产...
工人3释放出机器
工人7释放出机器
工人6释放出机器
复制代码
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。
