在 Java 并发编程中，我使用过以下常用的并发工具类（均属于 java.util.concurrent 包），它们各自适用于不同的并发控制和线程协作场景：
✅ 1. CountDownLatch（倒计数锁存器）
📌 使用场景：
- 主线程等待多个子线程完成后再继续执行。
- 资源初始化完成后通知主线程启动。
📌 核心方法：
await()：阻塞当前线程直到计数器归零。countDown()：计数器减 1。
📌 特点：
- 一次性使用，计数器不可重置。
- 适用于一次性等待多个线程完成的场景。
示例代码：
CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3);
for (int i = 0; i < 3; i++) {
new Thread(() -> {
// 执行任务
latch.countDown();
}).start();
}
latch.await(); // 主线程等待
System.out.println("所有子线程已完成");✅ 2. CyclicBarrier（循环屏障）
📌 使用场景：
- 多个线程互相等待，直到都到达某个屏障点后再一起继续执行。
- 多阶段并行计算，例如并行排序、分阶段任务。
📌 核心方法：
await()：线程到达屏障点并等待。reset()：重置屏障，进入下一轮同步。
📌 特点：
- 可重复使用，支持多轮同步。
- 可选执行一个“屏障动作”（Barrier Action）。
示例代码：
CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(3, () -> System.out.println("所有线程已到达屏障点"));
for (int i = 0; i < 3; i++) {
new Thread(() -> {
// 执行任务
barrier.await();
}).start();
}✅ 3. Semaphore（信号量）
📌 使用场景：
- 控制同时访问的线程数量（如连接池、限流）。
- 实现互斥锁（许可数为 1）。
- 生产者-消费者模型中控制缓冲区的访问。
📌 核心方法：
acquire()：获取许可，阻塞直到有空闲。release()：释放许可。
📌 特点：
- 可设置为公平或非公平模式。
- 支持多次获取与释放。
示例代码：
Semaphore semaphore = new Semaphore(3); // 同时最多3个线程访问
semaphore.acquire();
try {
// 使用资源
} finally {
semaphore.release();
}✅ 4. Exchanger（线程间交换器）
📌 使用场景：
- 两个线程之间交换数据（如双缓冲、流水线处理）。
📌 核心方法：
exchange(V data)：线程等待另一个线程调用此方法，交换数据。
📌 特点：
- 用于两个线程间的数据交换。
- 适用于双缓冲、流水线、数据同步等场景。
示例代码：
Exchanger<String> exchanger = new Exchanger<>();
new Thread(() -> {
String data = "from thread1";
try {
String other = exchanger.exchange(data);
System.out.println("收到：" + other);
} catch (InterruptedException e) { ... }
}).start();
new Thread(() -> {
String data = "from thread2";
try {
String other = exchanger.exchange(data);
System.out.println("收到：" + other);
} catch (InterruptedException e) { ... }
}).start();✅ 5. Phaser（阶段同步器）
📌 使用场景：
- 多阶段任务同步，支持动态注册线程。
- 替代
CountDownLatch和CyclicBarrier，功能更灵活。
📌 核心方法：
arrive()：线程到达阶段点。arriveAndAwaitAdvance()：到达并等待其他线程完成当前阶段。register()：动态注册线程。
📌 特点：
- 支持多阶段同步。
- 支持动态添加/移除线程。
- 更灵活，适用于复杂任务划分。
✅ 6. CompletableFuture（异步任务编排）
📌 使用场景：
- 异步编程、任务链式调用、组合多个异步任务结果。
- 替代传统的
Future和回调地狱。
📌 核心方法：
supplyAsync()/runAsync()：异步执行任务。thenApply()/thenAccept()/thenRun()：任务链式调用。thenCombine()/allOf()/anyOf()：组合多个任务。
📌 特点：
- 支持异步非阻塞编程。
- 支持任务组合与异常处理。
- 是现代 Java 并发编程中非常强大的工具。
✅ 7. ReentrantLock（可重入锁）
📌 使用场景：
- 替代 synchronized，实现更灵活的锁机制。
- 尝试加锁、超时加锁、尝试获取锁失败时执行其他逻辑。
📌 核心方法：
lock()/unlock()：加锁与释放锁。tryLock()：尝试加锁，不阻塞。
📌 特点：
- 支持公平锁与非公平锁。
- 支持尝试加锁、超时机制。
- 提供更细粒度的锁控制。
✅ 8. ReentrantReadWriteLock（读写锁）
📌 使用场景：
- 多线程读多写少的场景（如缓存、配置管理）。
- 读操作并发执行，写操作独占执行。
📌 核心方法：
readLock()/writeLock()：获取读锁或写锁。
📌 特点：
- 读共享，写独占。
- 提高并发性能，适用于读多写少的场景。
✅ 9. BlockingQueue（阻塞队列）
📌 使用场景：
- 生产者-消费者模型中的线程间通信。
- 线程池任务队列。
📌 常见实现类：
ArrayBlockingQueue：有界队列。LinkedBlockingQueue：无界队列。SynchronousQueue：容量为 0，生产者必须等待消费者。
📌 核心方法：
put()/take()：阻塞式插入与取出。offer()/poll()：非阻塞方式。
✅ 10. ThreadLocalRandom / ForkJoinPool / CompletableFuture
- ThreadLocalRandom：线程安全的随机数生成器。
- ForkJoinPool：分治任务调度器，适用于并行任务拆分。
- CompletableFuture：异步任务编排工具（前面已介绍）。
📌 总结对比表
| 工具类 | 主要用途 | 是否可重用 | 是否支持超时 | 是否公平 | 适用场景 |
|---|---|---|---|---|---|
| CountDownLatch | 等待多个线程完成 | 否 | 是 | 否 | 主线程等待子线程 |
| CyclicBarrier | 多线程到达屏障点后继续执行 | 是 | 是 | 否 | 多阶段任务同步 |
| Semaphore | 控制并发资源访问 | 是 | 是 | 可选 | 资源池、限流、互斥 |
| Exchanger | 两个线程交换数据 | 是 | 是 | 否 | 数据同步、双缓冲 |
| Phaser | 多阶段任务同步，支持动态线程 | 是 | 是 | 否 | 多阶段并行任务 |
| ReentrantLock | 可重入锁 | 是 | 是 | 可选 | 替代 synchronized，更灵活的锁控制 |
| ReentrantReadWriteLock | 读写分离锁 | 是 | 是 | 可选 | 读多写少的并发场景 |
| BlockingQueue | 线程间通信，任务队列 | 是 | 是 | 否 | 生产者-消费者模型 |
| CompletableFuture | 异步任务编排 | 是 | 否 | 否 | 异步编程、任务链式调用 |
THE END
