一、CountDownLatch
CountDownLatch可以理解为一个倒计时计数器，它允许一个或多个线程等待，直到其他线程完成操作。
通俗解释：就像运动会的百米赛跑，所有运动员(线程)在起跑线等待，裁判(主线程)鸣枪(countDown)后，所有运动员才能开始跑。
核心方法：
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CountDownLatch(int count)：构造函数，count为计数器的初始值 -
await()：使当前线程等待，直到计数器减到0 -
countDown()：计数器减1
示例代码：
public class CountDownLatchDemo {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {// 模拟5个玩家加载游戏场景int playerCount = 5;CountDownLatch latch = new CountDownLatch(playerCount);for (int i = 1; i <= playerCount; i++) {new Thread(() -> {try {// 模拟加载时间Thread.sleep((long) (Math.random() * 3000));System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 加载完成");} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();} finally {latch.countDown(); // 计数器减1}}, "玩家-" + i).start();}System.out.println("等待所有玩家加载完成...");latch.await(); // 主线程等待System.out.println("所有玩家加载完成，游戏开始！");}}
实际应用场景
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多任务开始前的统一初始化
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并行计算，等待所有计算完成
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服务启动时等待所有组件加载完成
二、CyclicBarrier
CyclicBarrier让一组线程到达一个屏障时被阻塞，直到最后一个线程到达屏障时，所有线程才会继续执行。
通俗解释：就像朋友聚餐，必须所有人都到齐了才能开始吃饭。
与CountDownLatch的区别：
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CountDownLatch是一次性的，CyclicBarrier可重复使用
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CountDownLatch主线程等待，CyclicBarrier是所有线程互相等待
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CyclicBarrier可以在所有线程到达后执行一个回调(Runnable)
示例代码：
public class CyclicBarrierDemo {public static void main(String[] args) {// 4个线程互相等待int threadCount = 4;CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(threadCount, () ->System.out.println("所有线程已就位，开始执行下一步"));for (int i = 0; i < threadCount; i++) {new Thread(new Worker(barrier), "线程-" + (i + 1)).start();}}static class Worker implements Runnable {private final CyclicBarrier barrier;public Worker(CyclicBarrier barrier) {this.barrier = barrier;}@Overridepublic void run() {try {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 正在执行第一阶段工作");Thread.sleep((long) (Math.random() * 2000));System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 到达屏障点，等待其他线程");barrier.await(); // 等待其他线程System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 开始执行第二阶段工作");} catch (Exception e) {e.printStackTrace();}}}}
应用场景：
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多阶段任务，每个阶段需要所有线程完成才能进入下一阶段
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并行迭代算法
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模拟多玩家游戏的回合制场景
三、Semphore
Semaphore用于控制同时访问特定资源的线程数量，通过许可证(permits)机制实现。
通俗解释：就像停车场的车位，总共只有N个车位(permits)，当车位满了，其他车必须等待有车离开才能进入。
核心方法：
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Semaphore(int permits)：构造函数，permits为许可证数量 -
acquire()：获取许可证，如果没有则阻塞 -
release()：释放许可证 -
tryAcquire()：尝试获取许可证，不阻塞
示例代码：
public class SemaphoreDemo {public static void main(String[] args) {// 模拟3个打印机int printerCount = 3;Semaphore semaphore = new Semaphore(printerCount);// 10个打印任务for (int i = 1; i <= 10; i++) {new Thread(new PrintTask(semaphore), "任务-" + i).start();}}static class PrintTask implements Runnable {private final Semaphore semaphore;public PrintTask(Semaphore semaphore) {this.semaphore = semaphore;}@Overridepublic void run() {try {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 等待打印");semaphore.acquire(); // 获取许可证System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 开始打印");Thread.sleep((long) (Math.random() * 3000)); // 模拟打印时间System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 打印完成");semaphore.release(); // 释放许可证} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}}}
应用场景：
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资源池管理(数据库连接池等)
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限流控制
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生产者-消费者问题
四、Phaser
Phaser是Java 7引入的更灵活的阶段同步器，可以替代CountDownLatch和CyclicBarrier，支持动态调整参与线程数。
通俗解释：就像游戏中的多阶段副本，每个阶段都有不同的玩家参与，可以动态加入或退出。
核心特点：
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动态注册/注销参与方
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支持分层结构
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可重用的同步点
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支持终止机制
使用示例：
public class PhaserDemo {public static void main(String[] args) {// 创建Phaser，初始参与方为0Phaser phaser = new Phaser() {// 可选的onAdvance方法，在阶段推进前调用@Overrideprotected boolean onAdvance(int phase, int registeredParties) {System.out.println("======= 阶段" + phase + "完成 =======");return registeredParties == 0; // 返回true表示终止}};// 创建并启动5个任务for (int i = 0; i < 5; i++) {// 注册新的参与方phaser.register();new Thread(new Task(phaser), "线程-" + (i + 1)).start();}}static class Task implements Runnable {private final Phaser phaser;public Task(Phaser phaser) {this.phaser = phaser;}@Overridepublic void run() {// 阶段0System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 执行阶段0工作");phaser.arriveAndAwaitAdvance(); // 等待其他线程// 阶段1System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 执行阶段1工作");phaser.arriveAndAwaitAdvance();// 阶段2System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 执行阶段2工作");phaser.arriveAndDeregister(); // 完成并注销}}}
应用场景 ：
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复杂多阶段任务处理
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动态调整参与线程数的场景
五、Exchanger
Exchanger用于两个线程间交换数据，当一个线程调用exchange()方法时，它会等待另一个线程也调用exchange()方法。
通俗解释：就像两个间谍在交换情报，必须两个人都到场才能交换。
示例代码：
public class ExchangerDemo {public static void main(String[] args) {Exchanger<String> exchanger = new Exchanger<>();new Thread(() -> {try {String data = "数据A";System.out.println("线程1准备交换: " + data);String received = exchanger.exchange(data);System.out.println("线程1收到: " + received);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}).start();new Thread(() -> {try {String data = "数据B";System.out.println("线程2准备交换: " + data);String received = exchanger.exchange(data);System.out.println("线程2收到: " + received);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}).start();}}
应用场景
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两个线程间的数据交换
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管道替代方案
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校对计算结果
六、总结
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CountDownLatch：一次性使用，一个或多个线程等待其他线程完成
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CyclicBarrier：可重复使用，所有线程互相等待
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Semaphore：控制资源访问数量
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Phaser：灵活的多阶段同步，支持动态调整
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Exchanger：两个线程间交换数据