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1. 控制資源併發訪問--Semaphore
Semaphore 可以理解為訊號量，用於控制資源能夠被併發訪問的執行緒數量，以保證多個執行緒能夠合理的使用特定資源。Semaphore 就相當於一個許可證，執行緒需要先通過 acquire 方法獲取該許可證，該執行緒才能繼續往下執行，否則只能在該方法出阻塞等待。當執行完業務功能後，需要通過release()方法將許可證歸還，以便其他執行緒能夠獲得許可證繼續執行。
Semaphore 可以用於做流量控制，特別是公共資源有限的應用場景，比如資料庫連線。假如有多個執行緒讀取資料後，需要將資料儲存在資料庫中，而可用的最大資料庫連線只有 10 個，這時候就需要使用 Semaphore 來控制能夠併發訪問到資料庫連線資源的執行緒個數最多隻有 10 個。在限制資源使用的應用場景下，Semaphore 是特別合適的。
下面來看下 Semaphore 的主要方法：
//獲取許可，如果無法獲取到，則阻塞等待直至能夠獲取為止
void acquire() throws InterruptedException
//同acquire方法功能基本一樣，只不過該方法可以一次獲取多個許可
void acquire(int permits) throws InterruptedException
//釋放許可
void release()
//釋放指定個數的許可
void release(int permits)
//嘗試獲取許可，如果能夠獲取成功則立即返回true，否則，則返回false
boolean tryAcquire()
//與tryAcquire方法一致，只不過這裡可以指定獲取多個許可
boolean tryAcquire(int permits)
//嘗試獲取許可，如果能夠立即獲取到或者在指定時間內能夠獲取到，則返回true，否則返回false
boolean tryAcquire(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException
//與上一個方法一致，只不過這裡能夠獲取多個許可
複製程式碼boolean tryAcquire(int permits, long timeout, TimeUnit unit)
//返回當前可用的許可證個數
int availablePermits()
//返回正在等待獲取許可證的執行緒數
int getQueueLength()
//是否有執行緒正在等待獲取許可證
boolean hasQueuedThreads()
//獲取所有正在等待許可的執行緒集合
Collection<Thread> getQueuedThreads()
複製程式碼另外，在 Semaphore 的構造方法中還支援指定是夠具有公平性，預設的是非公平性，這樣也是為了保證吞吐量。
一個例子
下面用一個簡單的例子來說明 Semaphore 的具體使用。我們來模擬這樣一樣場景。有一天，班主任需要班上 10 個同學到講臺上來填寫一個表格，但是老師只准備了 5 支筆，因此，只能保證同時只有 5 個同學能夠拿到筆並填寫表格，沒有獲取到筆的同學只能夠等前面的同學用完之後，才能拿到筆去填寫表格。該示例程式碼如下：
public class SemaphoreDemo {//表示老師只有10支筆 private static Semaphore semaphore = new Semaphore(5); public static void main(String[] args) { //表示50個學生 ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(10); for (int i = 0; i < 10; i++) { service.execute(() -> { try { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 同學準備獲取筆......"); semaphore.acquire(); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 同學獲取到筆"); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 填寫表格ing....."); TimeUnit.SECONDS.sleep(3); semaphore.release(); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 填寫完表格，歸還了筆！！！！！！"); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }); } service.shutdown(); } 複製程式碼} 輸出結果：
pool-1-thread-1 同學準備獲取筆...... pool-1-thread-1 同學獲取到筆 pool-1-thread-1 填寫表格ing..... pool-1-thread-2 同學準備獲取筆...... pool-1-thread-2 同學獲取到筆 pool-1-thread-2 填寫表格ing..... pool-1-thread-3 同學準備獲取筆...... pool-1-thread-4 同學準備獲取筆...... pool-1-thread-3 同學獲取到筆 pool-1-thread-4 同學獲取到筆 pool-1-thread-4 填寫表格ing..... pool-1-thread-3 填寫表格ing..... pool-1-thread-5 同學準備獲取筆...... pool-1-thread-5 同學獲取到筆 pool-1-thread-5 填寫表格ing.....
pool-1-thread-6 同學準備獲取筆...... pool-1-thread-7 同學準備獲取筆...... pool-1-thread-8 同學準備獲取筆...... pool-1-thread-9 同學準備獲取筆...... pool-1-thread-10 同學準備獲取筆......
複製程式碼
pool-1-thread-4 填寫完表格，歸還了筆！！！！！！ pool-1-thread-9 同學獲取到筆 pool-1-thread-9 填寫表格ing..... pool-1-thread-5 填寫完表格，歸還了筆！！！！！！ pool-1-thread-7 同學獲取到筆 pool-1-thread-7 填寫表格ing..... pool-1-thread-8 同學獲取到筆 pool-1-thread-8 填寫表格ing..... pool-1-thread-1 填寫完表格，歸還了筆！！！！！！ pool-1-thread-6 同學獲取到筆 pool-1-thread-6 填寫表格ing..... pool-1-thread-3 填寫完表格，歸還了筆！！！！！！ pool-1-thread-2 填寫完表格，歸還了筆！！！！！！ pool-1-thread-10 同學獲取到筆 pool-1-thread-10 填寫表格ing..... pool-1-thread-7 填寫完表格，歸還了筆！！！！！！ pool-1-thread-9 填寫完表格，歸還了筆！！！！！！ pool-1-thread-8 填寫完表格，歸還了筆！！！！！！ pool-1-thread-6 填寫完表格，歸還了筆！！！！！！ pool-1-thread-10 填寫完表格，歸還了筆！！！！！！ 複製程式碼
根據輸出結果進行分析，Semaphore 允許的最大許可數為 5，也就是允許的最大併發執行的執行緒個數為 5，可以看出，前 5 個執行緒（前 5 個學生）先獲取到筆，然後填寫表格，而 6-10 這 5 個執行緒，由於獲取不到許可，只能阻塞等待。當執行緒pool-1-thread-4釋放了許可之後，pool-1-thread-9就可以獲取到許可，繼續往下執行。對其他執行緒的執行過程，也是同樣的道理。從這個例子就可以看出，Semaphore 用來做特殊資源的併發訪問控制是相當合適的，如果有業務場景需要進行流量控制，可以優先考慮 Semaphore。
2.執行緒間交換資料的工具--Exchanger
Exchanger 是一個用於執行緒間協作的工具類，用於兩個執行緒間能夠交換。它提供了一個交換的同步點，在這個同步點兩個執行緒能夠交換資料。具體交換資料是通過 exchange 方法來實現的，如果一個執行緒先執行 exchange 方法，那麼它會同步等待另一個執行緒也執行 exchange 方法，這個時候兩個執行緒就都達到了同步點，兩個執行緒就可以交換資料。
Exchanger 除了一個無參的構造方法外，主要方法也很簡單：
//當一個執行緒執行該方法的時候，會等待另一個執行緒也執行該方法，因此兩個執行緒就都達到了同步點
//將資料交換給另一個執行緒，同時返回獲取的資料
V exchange(V x) throws InterruptedException
//同上一個方法功能基本一樣，只不過這個方法同步等待的時候，增加了超時時間
V exchange(V x, long timeout, TimeUnit unit)
throws InterruptedException, TimeoutException
複製程式碼一個例子
Exchanger 理解起來很容易，這裡用一個簡單的例子來看下它的具體使用。我們來模擬這樣一個情景，在青春洋溢的中學時代，下課期間，男生經常會給走廊裡為自己喜歡的女孩子送情書，相信大家都做過這樣的事情吧 ：)。男孩會先到女孩教室門口，然後等女孩出來，教室那裡就是一個同步點，然後彼此交換信物，也就是彼此交換了資料。現在，就來模擬這個情景。
public class ExchangerDemo { private static Exchanger<String> exchanger = new Exchanger();public static void main(String[] args) { //代表男生和女生 ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(2); service.execute(() -> { try { //男生對女生說的話 String girl = exchanger.exchange("我其實暗戀你很久了......"); System.out.println("女孩兒說：" + girl); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }); service.execute(() -> { try { System.out.println("女生慢慢的從教室你走出來......"); TimeUnit.SECONDS.sleep(3); //男生對女生說的話 String boy = exchanger.exchange("我也很喜歡你......"); System.out.println("男孩兒說：" + boy); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } }); } 複製程式碼}
輸出結果：
複製程式碼
女生慢慢的從教室你走出來...... 男孩兒說：我其實暗戀你很久了...... 女孩兒說：我也很喜歡你...... 複製程式碼
這個例子很簡單，也很能說明 Exchanger 的基本使用。當兩個執行緒都到達呼叫 exchange 方法的同步點的時候，兩個執行緒就能交換彼此的資料。