（一）CountDownLatch
CountDownLatch 的作用和 Thread.join() 方法类似，可用于一组线程和另外一组线程的协作。例如，主线程在做一项工作之前需要一系列的准备工作，只有这些准备工作都完成，主线程才能继续它的工作。这些准备工作彼此独立，所以可以并发执行以提高速度。在这个场景下就可以使用 CountDownLatch 协调线程之间的调度了。在直接创建线程的年代（Java 5.0 之前），我们可以使用 Thread.join()。
join用于让当前执行线程等待join线程执行结束。其实现原理是不停检查join线程是否存活，如果join线程存活则让当前线程永远wait，代码片段如下，wait(0)表示永远等待下去。
public final synchronized void join(long millis) throws InterruptedException { if (millis == 0) { while (isAlive()) { wait(0); } } }
在 JUC 出现后，因为线程池中的线程不能直接被引用，所以就必须使用 CountDownLatch 了：
CountDownLatch的构造函数接收一个int类型的参数作为计数器，如果你想等待N个点完成，这里就传入N。当我们调用一次CountDownLatch的countDown方法时，N就会减1，CountDownLatch的await会阻塞当前线程，直到N变成零。由于countDown方法可以用在任何地方，所以这里说的N个点，可以是N个线程，也可以是1个线程里的N个执行步骤。用在多个线程时，你只需要把这个CountDownLatch的引用传递到线程里。
注意：计数器必须大于等于0，只是等于0时候，计数器就是零，调用await方法时不会阻塞当前线程。CountDownLatch不可能重新初始化或者修改CountDownLatch对象的内部计数器的值。一个线程调用countDown方法 happen-before另外一个线程调用await方法。【hb(a,b)】（那么a及之前的写操作在另一个线程 t1进行了 b操作时都对 t1可见，t1对应主线程）
示例
@Test
public void safeCounterTest() throws Exception {
SafeCounter counter = new SafeCounter();
//启动五个线程开始计数
CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(5);
MultiThreadTest.multiThreadRun(()->{
for (int i = 0; i < 5; i++){
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+": "+counter.counter()) ;
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
}
}
countDownLatch.countDown();
},5);
countDownLatch.await();
}
源码：
public class CountDownLatch {
/**
* Synchronization control For CountDownLatch.
* Uses AQS state to represent count.
*基于AQS
*/
private static final class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
private static final long serialVersionUID = 4982264981922014374L;
Sync(int count) {
setState(count);
}
int getCount() {
return getState();
}
protected int tryAcquireShared(int acquires) {
return (getState() == 0) ? 1 : -1;
}
protected boolean tryReleaseShared(int releases) {
// Decrement count; signal when transition to zero
for (;;) {
int c = getState();
if (c == 0)
return false;
int nextc = c-1;
if (compareAndSetState(c, nextc))
return nextc == 0;
}
}
}
private final Sync sync;
/**
* Constructs a {@code CountDownLatch} initialized with the given count.
*
* @param count the number of times {@link #countDown} must be invoked
* before threads can pass through {@link #await}
* @throws IllegalArgumentException if {@code count} is negative
*/
public CountDownLatch(int count) {
if (count < 0) throw new IllegalArgumentException("count < 0");
this.sync = new Sync(count);
}
}
（2）CyclicBarrier
CyclicBarrier 的字面意思是可循环使用（Cyclic）的屏障（Barrier）。它要做的事情是，让一组线程到达一个屏障（也可以叫同步点）时被阻塞，直到最后一个线程到达屏障时，屏障才会开门，所有被屏障拦截的线程才会继续干活。CyclicBarrier默认的构造方法是CyclicBarrier(int parties)，其参数表示屏障拦截的线程数量，每个线程调用await方法告诉CyclicBarrier我已经到达了屏障，然后当前线程被阻塞。CyclicBarrier还提供一个更高级的构造函数CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)，用于在线程到达屏障时，优先执行barrierAction，方便处理更复杂的业务场景。CountDownLatch的计数器只能使用一次。而CyclicBarrier的计数器可以使用reset() 方法重置。所以CyclicBarrier能处理更为复杂的业务场景，比如如果计算发生错误，可以重置计数器，并让线程们重新执行一次。
@Test
public void safeCounterTest() throws Exception {
SafeCounter counter = new SafeCounter();
//启动五个线程开始计数
CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(5);
CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(6,
()->{
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
} catch (InterruptedException e) {
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + "action");});
MultiThreadTest.multiThreadRun(() -> {
for (int i = 0; i < 1; i++) {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + "before");
try {
cyclicBarrier.await();
} catch (Exception e) {
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + ": " + "after");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(10);
} catch (InterruptedException e) {
}
}
}, 5);
cyclicBarrier.await();
}
执行顺序为before -> action -> after，需要注意的是action仅执行一次。
（三）Semaphore 控制并发线程数
提供了三个个核心方法
semaphore.acquire();
semaphore.release();
tryAcquire()；非阻塞执行
summary：
Semaphore 和 CountDownLatch内部都是基于AQS内部类实现，CyclicBarrier内部直接基于ReentrantLock实现。