CountDownLatch 和 CyclicBarrier 的基本使用

Posted 2021-02-06 hanganglin

　　CountDownLatch 和 CyclicBarrier 是并发编程中常用的辅助类，两者使用上有点类似，但又有不同。

一、CountDownLatch

　　CountDownLatch 可是实现类似计数器的功能，比如一个线程 A 需要等待其余多个任务执行完毕后才能执行，此时可以使用这个工具类。 

　　构造器：

public CountDownLatch(int count) { }

　　主要方法：

public void await() throws InterruptedException { };   // 调用await()方法的线程会被挂起，它会等待直到count值为0才继续执行
public boolean await(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException { };  // 和await()类似，只不过等待一定的时间后count值还没变为0的话就会继续执行
public void countDown() { };  // 将count值减1

　　示例方法：

public static void main(String[] args) {

    final CountDownLatch latch = new CountDownLatch(2);

    new Thread() {
        @Override
        public void run() {
            try {
                System.out.println("子线程" + Thread.currentThread().getName() + "正在执行");
                Thread.sleep(3000);
                System.out.println("子线程" + Thread.currentThread().getName() + "执行完毕");
                latch.countDown();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }.start();

    new Thread() {
        @Override
        public void run() {
            try {
                System.out.println("子线程" + Thread.currentThread().getName() + "正在执行");
                Thread.sleep(3000);
                System.out.println("子线程" + Thread.currentThread().getName() + "执行完毕");
                latch.countDown();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }.start();

    try {
        System.out.println("等待2个子线程执行完毕...");
        latch.await();
        System.out.println("2个子线程已经执行完毕");
        System.out.println("继续执行主线程");
    } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
    }
}

View Code

　　执行结果：　

子线程Thread-0正在执行
等待2个子线程执行完毕...
子线程Thread-1正在执行
子线程Thread-1执行完毕
子线程Thread-0执行完毕
2个子线程已经执行完毕
继续执行主线程

二、CyclicBarrier

　　CyclicBarrier 可以称为回环栅，可以实现所有线程同时执行某动作的效果。比如跑步运动员在比赛前需要进行准备工作，等所有运动员都准备完毕后，同时开始比赛。

　　构造器：

public CyclicBarrier(int parties) { }  // 设置线程数量
public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) { }  // 设置线程数量，并设置所有线程 await 执行完毕后的方法
 

　　主要方法：

public int await() throws InterruptedException, BrokenBarrierException { };  // 挂起线程，直至所有线程达到 barrier 状态再执行
public int await(long timeout, TimeUnit unit)throws InterruptedException,BrokenBarrierException,TimeoutException { };  // 同上，挂起线程，等待一定的时间

 　　示例方法：

public class CyclicBarrierTest {

    public static void main(String[] args) {
        CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(3, new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("所有运动员准备完毕，倒计时3秒后比赛开始...我是裁判：" + Thread.currentThread().getName()
                    + "，当前时间：" + System.currentTimeMillis());
            }
        });

        new Competition(barrier, "张三").start();
        new Competition(barrier, "李四").start();
        new Competition(barrier, "王五").start();
    }

    /**
     * 跑步比赛内容，所有人准备工作完成后，起跑
     */
    static class Competition extends Thread {

        private CyclicBarrier cyclicBarrier;

        private String name;

        public Competition(CyclicBarrier cyclicBarrier, String name) {
            this.cyclicBarrier = cyclicBarrier;
            this.name = name;
        }

        @Override
        public void run() {
            int time = new Random().nextInt(10);
            System.out.println(name + "开始准备工作，预计耗时：" + time + "秒");
            try {
                // 准备中
                Thread.sleep(time * 1000);
                System.out.println(name + "准备完成，等待其他运动员完成");
                cyclicBarrier.await();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (BrokenBarrierException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            // 起跑倒计时
            try {
                Thread.sleep(3000);
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(name + "已经起跑...当前时间：" + System.currentTimeMillis());
        }
    }

}

View Code

　　执行结果：

张三开始准备工作，预计耗时：5秒
王五开始准备工作，预计耗时：2秒
李四开始准备工作，预计耗时：6秒
王五准备完成，等待其他运动员完成
张三准备完成，等待其他运动员完成
李四准备完成，等待其他运动员完成
所有运动员准备完毕，倒计时3秒后比赛开始...我是裁判：Thread-1，当前时间：1548768695636
张三已经起跑...当前时间：1548768698637
王五已经起跑...当前时间：1548768698637
李四已经起跑...当前时间：1548768698637

　　执行分析：

　　三个运动员每个人是一个线程，执行比赛这一个动作。准备工作和起跑是比赛动作的两个部分，其中准备工作耗时不同，起跑动作又需要所有运动员都准备完毕才可以进行。线程启动后，每个运动员执行自身的准备工作，然后阻塞等待其余所有线程执行完准备工作（执行完 await 前序动作），再同时执行各自线程的剩余工作（起跑）。

图1 CyclicBarrier 执行过程分析

三、两者区别

1、CountDownLatch 不可重置，无法重用；CyclicBarrier 可以重置，允许重复使用。

2、CountDownLatch 等待对象是一个线程等待多个线程执行完毕后，再自身执行，而 CyclicBarrier 是多个线程之间相互等待，等所有线程执行到统一状态时，再同时执行后续动作。