锁等级

偏向锁

轻量级锁

重量级

线程锁

synchronized

特性

发生异常后自动释放
可重入锁
synchronized不建议使用String、int、long类型
锁只能升级不能降级

ReentrantLoock

特性

ReentrantLock提供了内置锁类似的功能和内存语义。
此外，ReetrantLock还提供了其它功能，包括定时的锁等待、可中断的锁等待、公平性、以及实现非块结构的加锁、Condition，对线程的等待和唤醒等操作更加灵活，一个ReentrantLock可以有多个Condition实例，所以更有扩展性，不过ReetrantLock需要显示的获取锁，并在finally中释放锁，否则后果很严重。
ReentrantLock在性能上似乎优于Synchronized，其中在jdk1.6中略有胜出，在1.5中是远远胜出。那么为什么不放弃内置锁，并在新代码中都使用ReetrantLock？
在java1.5中，内置锁与ReentrantLock相比有例外一个优点：在线程转储中能给出在哪些调用帧中获得了哪些锁，并能够检测和识别发生死锁的线程。Reentrant的非块状特性任然意味着，获取锁的操作不能与特定的栈帧关联起来，而内置锁却可以。
因为内置锁时JVM的内置属性，所以未来更可能提升synchronized而不是ReentrantLock的性能。例如对线程封闭的锁对象消除优化，通过增加锁粒度来消除内置锁的同步。

CountDownLatch

简介

countDownLatch是在java1.5被引入，跟它一起被引入的工具类还有CyclicBarrier、Semaphore、concurrentHashMap和BlockingQueue。
存在于java.util.cucurrent包下。

特性

countDownLatch这个类使一个线程等待其他线程各自执行完毕后再执行。
是通过一个计数器来实现的，计数器的初始值是线程的数量。每当一个线程执行完毕后，计数器的值就-1，当计数器的值为0时，表示所有线程都执行完毕，然后在闭锁上等待的线程就可以恢复工作了。

示例

代码：

public class CountDownLatchTest {

    public static void main(String[] args) {
        final CountDownLatch latch = new CountDownLatch(2);
        System.out.println("主线程开始执行…… ……");
        //第一个子线程执行
        ExecutorService es1 = Executors.newSingleThreadExecutor();
        es1.execute(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    Thread.sleep(3000);
                    System.out.println("子线程："+Thread.currentThread().getName()+"执行");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                latch.countDown();
            }
        });
        es1.shutdown();

        //第二个子线程执行
        ExecutorService es2 = Executors.newSingleThreadExecutor();
        es2.execute(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    Thread.sleep(3000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("子线程："+Thread.currentThread().getName()+"执行");
                latch.countDown();
            }
        });
        es2.shutdown();
        System.out.println("等待两个线程执行完毕…… ……");
        try {
            latch.await();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("两个子线程都执行完毕，继续执行主线程");
    }
}

CyclicBarrier

简介

Cyclic（循环）Barrier（栅栏）,它的作用就是会让所有线程都等待完成后才会继续下一步行动。

使用场景

一个线程组的线程需要等待所有线程完成任务后再继续执行下一次任务

示例

public class CyclicBarrierDemo {

    static class TaskThread extends Thread {
        
        CyclicBarrier barrier;
        
        public TaskThread(CyclicBarrier barrier) {
            this.barrier = barrier;
        }
        
        @Override
        public void run() {
            try {
                Thread.sleep(1000);
                System.out.println(getName() + " 到达栅栏 A");
                barrier.await();
                System.out.println(getName() + " 冲破栅栏 A");
                
                Thread.sleep(2000);
                System.out.println(getName() + " 到达栅栏 B");
                barrier.await();
                System.out.println(getName() + " 冲破栅栏 B");
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        int threadNum = 5;
        CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(threadNum, new Runnable() {
            
            @Override
            public void run() {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 完成最后任务");
            }
        });
        
        for(int i = 0; i < threadNum; i++) {
            new TaskThread(barrier).start();
        }
    }
    
}

运行结果：

Thread-1 到达栅栏 A
Thread-3 到达栅栏 A
Thread-0 到达栅栏 A
Thread-4 到达栅栏 A
Thread-2 到达栅栏 A
Thread-2 完成最后任务
Thread-2 冲破栅栏 A
Thread-1 冲破栅栏 A
Thread-3 冲破栅栏 A
Thread-4 冲破栅栏 A
Thread-0 冲破栅栏 A
Thread-4 到达栅栏 B
Thread-0 到达栅栏 B
Thread-3 到达栅栏 B
Thread-2 到达栅栏 B
Thread-1 到达栅栏 B
Thread-1 完成最后任务
Thread-1 冲破栅栏 B
Thread-0 冲破栅栏 B
Thread-4 冲破栅栏 B
Thread-2 冲破栅栏 B
Thread-3 冲破栅栏 B

Phaser

简介

前面讲到了CyclicBarrier、CountDownLatch的使用，这里再回顾一下CountDownLatch主要用在一个线程等待多个线程执行完毕的情况，而CyclicBarrier用在多个线程互相等待执行完毕的情况。

Phaser是java 7 引入的新的并发API。他引入了新的Phaser的概念，我们可以将其看成一个一个的阶段，每个阶段都有需要执行的线程任务，任务执行完毕就进入下一个阶段。所以Phaser特别适合使用在重复执行或者重用的情况。

使用

void runTasks(List<Runnable> tasks) {
        final Phaser phaser = new Phaser(1); // "1" to register self
        // create and start threads
        for (final Runnable task : tasks) {
            phaser.register();
            new Thread() {
                public void run() {
                    phaser.arriveAndAwaitAdvance(); // await all creation
                    task.run();
                }
            }.start();
        }

        // allow threads to start and deregister self
        phaser.arriveAndDeregister();
    }

我们在执行每个Runnable之前调用register（）来注册，然后调用arriveAndAwaitAdvance()来等待这一个Phaser周期结束。最后我们调用 phaser.arriveAndDeregister();来取消注册主线程。

ReadWriteLock

简介

ReentrantReadWriteLock是Lock的另一种实现方式，我们已经知道了ReentrantLock是一个排他锁，同一时间只允许一个线程访问，而ReentrantReadWriteLock允许多个读线程同时访问，但不允许写线程和读线程、写线程和写线程同时访问。相对于排他锁，提高了并发性。在实际应用中，大部分情况下对共享数据（如缓存）的访问都是读操作远多于写操作，这时ReentrantReadWriteLock能够提供比排他锁更好的并发性和吞吐量。

特性

支持公平和非公平的获取锁的方式；
支持可重入。读线程在获取了读锁后还可以获取读锁；写线程在获取了写锁之后既可以再次获取写锁又可以获取读锁；
还允许从写入锁降级为读取锁，其实现方式是：先获取写入锁，然后获取读取锁，最后释放写入锁。但是，从读取锁升级到写入锁是不允许的；
读取锁和写入锁都支持锁获取期间的中断；
Condition支持。仅写入锁提供了一个 Conditon 实现；读取锁不支持 Conditon ，readLock().newCondition() 会抛出 UnsupportedOperationException。

Semaphore

简介

Semaphore，是JDK1.5的java.util.concurrent并发包中提供的一个并发工具类。
Semaphore(信号量)：是一种计数器，用来保护一个或者多个共享资源的访问。如果线程要访问一个资源就必须先获得信号量。如果信号量内部计数器大于0，信号量减1，然后允许共享这个资源；否则，如果信号量的计数器等于0，信号量将会把线程置入休眠直至计数器大于0.当信号量使用完时，必须释放。
场景
模拟学校食堂的窗口打饭过程;
学校食堂有2个打饭窗口;
学校中午有20个学生按次序排队打饭;
每个人打饭时耗费时间不一样;
有的学生耐心很好，他们会一直等待直到打到饭;
有的学生耐心不好，他们等待时间超过了心里预期，就不再排队，而是回宿舍吃泡面了;
有的学生耐心很好，但是突然接到通知，说是全班聚餐，所以也不用再排队，而是去吃大餐了;