同步工具类
同步工具类图：
- 闭锁相关：CountDownLatch
- 信号量相关：Semaphore
- 栅栏相关：CyclicBarrier 、Exchanger
- 线程池相关：Executors
闭锁
闭锁是一种工具同步类，可以延迟线程进度直到其达到终止状态。闭锁的作用相当于一道门，在闭锁到达结束状态之前，这扇门一直是关闭的，没有线程可以通过；当闭锁结束时，这扇门会打开所有线程可以通过。当闭锁达到结束状态打开门时，将不会再改变其状态，即门不会再次关闭。
闭锁的应用场景：
- 确保某个计算在其需要的所有资源都被初始化之后才继续执行；
- 确保某个服务在其依赖的所有其他服务都已经启动后才启动；
- 等待直到某个操作的所有参与者都就绪再继续执行。
CountDownLatch是一种灵活的闭锁实现，可以在上述各种情况下使用，它可以使一个或多个线程等待一组事件的发生。闭锁状态包括一个计数器，计数器被初始化为一个正数，表示需要等待的事件数量。countDown方法递减计数器，表示一个时间已经发生了。await方法等待计数器为0，这表示所有事件已经发生。如果计数器非0，那么await会一直阻塞，知道计数器为0，或者等待中的线程中断，或者等待超时。
public class TestHarness{
public long timeTasks(int nThreads, final Runnable task) throws InterruptedException{
final CountDownLanch startGate = new CountDownLanch(1);
final CountDownLanch endGate = new CountDownLanch(nThreads);
for(int i=0; i<nThreads; i++){
Thread t = new Thread(){
public void run(){
try{
startGate.await(); //n个线程都会阻塞在这里，知道startGate门打开
try{
task.run();
}finally{
engGate.countDown(); //每个线程都在执行结束时将endGate门的计数器减一
}
}catch (InterruptedException ignored){}
}
};
t.start(); //启动线程，但会阻塞在startGate门
}
//使用nanoTime()提供准确的计时
long start = System.nanoTime();
startGate.countDown(); //将StartGate门打开，n个线程同时执行
endGate.await(); //阻塞直到n个线程都执行完成，计数器变为0
long end = System.nanoTime();
return end-start;
}
}上面的TestHarness类中使用闭锁，确保n个线程同时开始执行。这在测试n个线程并发执行某个任务所需要的时间是很有用。如果不适用闭锁，先启动的线程必将领先后启动的线程。
信号量Semaphore
计数信号量用来控制同时访问某个特定资源的操作数量，或者同时指定某个特定操作的数量。信号量用来解决同步问题而不是用来解决死锁问题。
Semaphore中管理着一组虚拟的许可（premit)，许可的初始数量可通过构造函数来制定。在执行操作时可以首先获得许可（只要还有剩余的许可），并在使用后释放许可。如果没有许可将被阻塞。
public class BoundedHashSet<T>{
private final Set<T> set;
private final Semaphore sem;
public BoundedHashSet(int bound){
this.set = Collection.synchronizedSet(New HashSet<T>());
sem = new Semaphore(bound);
}
public boolean add(T o) throws InterruptedException{
sem.acquire(); //获取许可
boolean wasAdded = false;
try{
wasAdded = set.add(o);
return wasAdded
}finally{
if(!wasAdded) //如果add没有添加元素，立即释放许可
sem.release();
}
}
public boolean remove(Object o){
boolean wasRemoved = set.remove(o);
if(wasRemoved)
sem.release();
return wasRemoved;
}
}栅栏
栅栏类似与闭锁，他能阻塞一组线程直到某个事件发生。栅栏与闭锁的关键区别在于，所有线程必须同时到达栅栏位置，才能继续执行。闭锁用于等待事件，栅栏用于等待其他线程。
常见的栅栏有两种形式：CyclicBarrier和Exchanger。
CyclicBarrier:
CyclicBarrier可以使一定数量的参与方反复在栅栏处聚集，它在并发的迭代算法中非常有用：这种算法通常将一个问题拆分为一系列相对独立的子问题。当线程到达栅栏处时，将调用await()方法阻塞，直到所有线程都到达栅栏位置。然后栅栏打开，所有线程都被放行，而栅栏将被重置以便下次使用。如果对await的调用超时，或者await阻塞的线程被中断，那么认为栅栏被打破了，所有阻塞的await都将终止并抛出BrokenBarrierException。
Exchanger:
Exechanger是一种两方（Two-Party)栅栏，各方在栅栏位置交换数据。当两方执行不对称操作时Exechanger非常有用，例如当一个线程向缓冲区写数据，另一个线程从缓冲区读数据。这些线程可以使用Exechanger来汇合，并将满的缓冲区和空的缓冲区交换。