AQS同步工具类

1. CountDownLatch 计数器

作用

让一个线程等待其他 N 个线程全部执行完，再继续运行。

一次性门栓，用完就废，不能重置。

核心原理

• 基于 AQS 共享模式
• 初始化传入 count
• 每次 countDown() → count -1
• await() 会阻塞，直到 count = 0

典型场景

• 主线程等待多个子线程初始化完成
• 分布式接口：等待多个下游调用全部返回

代码示例

// 主线程等待 3 个线程执行完
CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3);

// 子线程执行完 countDown-1
new Thread(() -> {
    latch.countDown();
}).start();

// 主线程阻塞等待
latch.await();

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2. CyclicBarrier 循环屏障

作用

一组线程互相等待，所有人都到齐了，才能一起继续执行。

可以循环使用！

核心原理

• 不是 AQS，是基于 ReentrantLock + Condition 实现
• 所有线程调用 await() 后阻塞
• 直到所有线程都到达屏障，才一起放行
• 放行后可以重置继续用

典型场景

• 多线程分批计算
• 游戏：所有玩家加载完毕才开始
• 批量任务：所有人准备好再一起执行

代码示例

// 4 个线程互相等待
CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(4);

// 每个线程到达后阻塞
new Thread(() -> {
    barrier.await(); // 等待所有人
}).start();

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3. Semaphore 信号量限流

作用

控制同时执行的线程数量 → 限流。

比如：最多 10 个线程同时访问数据库。

核心原理

• 基于 AQS 共享模式
• 初始化许可数 permits
• acquire() 获取许可（阻塞）
• release() 释放许可
• 可用许可 > 0 才能执行

典型场景

• 接口限流
• 连接池限流
• 共享资源（DB / 文件）并发控制

代码示例

// 最多 5 个线程同时执行
Semaphore semaphore = new Semaphore(5);

semaphore.acquire(); // 获取许可
try {
    // 执行业务
} finally {
    semaphore.release(); // 释放
}

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4. Exchanger 数据交换

作用

两个线程之间交换数据。

必须等到两个线程都到达，才互相交换对象。

核心原理

• 线程 1 给线程 2 数据
• 线程 2 给线程 1 数据
• 一对一交换，缺一不可

典型场景

• 管道交换
• 生产者消费者直接交换数据
• 线程间数据传输

代码示例

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

// 线程A
String A = exchanger.exchange("来自A");

// 线程B
String B = exchanger.exchange("来自B");

// 结果：
// A 拿到 B 的数据
// B 拿到 A 的数据

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对比

工具	作用	特点	能不能复用
CountDownLatch	一个线程等其他线程	计数器减到 0 放行	不能复用
CyclicBarrier	一组线程互相等	全部到齐一起走	可循环使用
Semaphore	控制并发线程数	限流、许可机制	永久可用
Exchanger	两个线程交换数据	一对一交换	永久可用

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一句话记忆口诀

• CountDownLatch：我等你们，你们干完我再干（一次性）
• CyclicBarrier：我们互相等，所有人到齐一起干（可循环）
• Semaphore：最多几个人同时干（限流）
• Exchanger：咱俩换东西（一对一交换）