CountDownLatch与join的区别和联系

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篇首语：本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理，主要介绍了CountDownLatch与join的区别和联系相关的知识，希望对你有一定的参考价值。

首先，我们来看一个应用场景1：

假设一条流水线上有三个工作者：worker0，worker1，worker2。有一个任务的完成需要他们三者协作完成，worker2可以开始这个任务的前提是worker0和worker1完成了他们的工作，而worker0和worker1是可以并行他们各自的工作的。

如果我们要编码模拟上面的场景的话，我们大概很容易就会想到可以用join来做。当在当前线程中调用某个线程 thread 的 join() 方法时，当前线程就会阻塞，直到thread 执行完成，当前线程才可以继续往下执行。补充下：join的工作原理是，不停检查thread是否存活，如果存活则让当前线程永远wait，直到thread线程终止，线程的this.notifyAll 就会被调用。

我们首先用join来模拟这个场景：

Worker类如下：

 

[java] view plain copy
 
  1. package com.concurrent.test3;  
  2.   
  3. /** 
  4.  * 工作者类 
  5.  * @author ThinkPad 
  6.  * 
  7.  */  
  8. public class Worker extends Thread {  
  9.   
  10.     //工作者名  
  11.     private String name;  
  12.     //工作时间  
  13.     private long time;  
  14.       
  15.     public Worker(String name, long time) {  
  16.         this.name = name;  
  17.         this.time = time;  
  18.     }  
  19.       
  20.     @Override  
  21.     public void run() {  
  22.         // TODO 自动生成的方法存根  
  23.         try {  
  24.             System.out.println(name+"开始工作");  
  25.             Thread.sleep(time);  
  26.             System.out.println(name+"工作完成，耗费时间="+time);  
  27.         } catch (InterruptedException e) {  
  28.             // TODO 自动生成的 catch 块  
  29.             e.printStackTrace();  
  30.         }     
  31.     }  
  32. }  


Test类如下：

 

 

[java] view plain copy
 
  1. package com.concurrent.test3;  
  2.   
  3.   
  4. public class Test {  
  5.   
  6.     public static void main(String[] args) throws InterruptedException {  
  7.         // TODO 自动生成的方法存根  
  8.   
  9.         Worker worker0 = new Worker("worker0", (long) (Math.random()*2000+3000));  
  10.         Worker worker1 = new Worker("worker1", (long) (Math.random()*2000+3000));  
  11.         Worker worker2 = new Worker("worker2", (long) (Math.random()*2000+3000));  
  12.           
  13.         worker0.start();  
  14.         worker1.start();  
  15.           
  16.         worker0.join();  
  17.         worker1.join();  
  18.         System.out.println("准备工作就绪");  
  19.           
  20.         worker2.start();          
  21.     }  
  22. }  


运行test，观察控制台输出的顺序，我们发现这样可以满足需求，worker2确实是等worker0和worker1完成之后才开始工作的：

 

worker1开始工作
worker0开始工作
worker1工作完成，耗费时间=3947
worker0工作完成，耗费时间=4738
准备工作就绪
worker2开始工作
worker2工作完成，耗费时间=4513

 

除了用join外，用CountDownLatch 也可以完成这个需求。需要对worker做一点修改，我把它放在另一个包下：

Worker:

 

[java] view plain copy
 
  1. package com.concurrent.test4;  
  2.   
  3. import java.util.concurrent.CountDownLatch;  
  4.   
  5. /** 
  6.  * 工作者类 
  7.  * @author ThinkPad 
  8.  * 
  9.  */  
  10. public class Worker extends Thread {  
  11.   
  12.     //工作者名  
  13.         private String name;  
  14.     //工作时间  
  15.     private long time;  
  16.       
  17.     private CountDownLatch countDownLatch;  
  18.       
  19.     public Worker(String name, long time, CountDownLatch countDownLatch) {  
  20.         this.name = name;  
  21.         this.time = time;  
  22.         this.countDownLatch = countDownLatch;  
  23.     }  
  24.       
  25.     @Override  
  26.     public void run() {  
  27.         // TODO 自动生成的方法存根  
  28.         try {  
  29.             System.out.println(name+"开始工作");  
  30.             Thread.sleep(time);  
  31.             System.out.println(name+"工作完成，耗费时间="+time);  
  32.             countDownLatch.countDown();  
  33.             System.out.println("countDownLatch.getCount()="+countDownLatch.getCount());  
  34.         } catch (InterruptedException e) {  
  35.             // TODO 自动生成的 catch 块  
  36.             e.printStackTrace();  
  37.         }     
  38.     }  
  39. }  


Test:

 

 

[java] view plain copy
 
  1. package com.concurrent.test4;  
  2.   
  3. import java.util.concurrent.CountDownLatch;  
  4.   
  5.   
  6. public class Test {  
  7.   
  8.     public static void main(String[] args) throws InterruptedException {  
  9.         // TODO 自动生成的方法存根  
  10.   
  11.         CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(2);  
  12.         Worker worker0 = new Worker("worker0", (long) (Math.random()*2000+3000), countDownLatch);  
  13.         Worker worker1 = new Worker("worker1", (long) (Math.random()*2000+3000), countDownLatch);  
  14.         Worker worker2 = new Worker("worker2", (long) (Math.random()*2000+3000), countDownLatch);  
  15.           
  16.         worker0.start();  
  17.         worker1.start();  
  18.           
  19.         countDownLatch.await();  
  20.         System.out.println("准备工作就绪");  
  21.         worker2.start();          
  22.     }  
  23. }  


我们创建了一个计数器为2的 CountDownLatch ，让Worker持有这个CountDownLatch 实例，当完成自己的工作后，调用countDownLatch.countDown() 方法将计数器减1。countDownLatch.await() 方法会一直阻塞直到计数器为0，主线程才会继续往下执行。观察运行结果，发现这样也是可以的：

 

worker1开始工作
worker0开始工作
worker0工作完成，耗费时间=3174
countDownLatch.getCount()=1
worker1工作完成，耗费时间=3870
countDownLatch.getCount()=0
准备工作就绪
worker2开始工作
worker2工作完成，耗费时间=3992
countDownLatch.getCount()=0

 

那么既然如此，CountDownLatch与join的区别在哪里呢？事实上在这里我们只要考虑另一种场景，就可以很清楚地看到它们的不同了。

应用场景2：

假设worker的工作可以分为两个阶段，work2 只需要等待work0和work1完成他们各自工作的第一个阶段之后就可以开始自己的工作了，而不是场景1中的必须等待work0和work1把他们的工作全部完成之后才能开始。

试想下，在这种情况下，join是没办法实现这个场景的，而CountDownLatch却可以，因为它持有一个计数器，只要计数器为0，那么主线程就可以结束阻塞往下执行。我们可以在worker0和worker1完成第一阶段工作之后就把计数器减1即可，这样worker0和worker1在完成第一阶段工作之后，worker2就可以开始工作了。

worker:

 

[java] view plain copy
 
  1. package com.concurrent.test5;  
  2.   
  3. import java.util.concurrent.CountDownLatch;  
  4.   
  5. /** 
  6.  * 工作者类 
  7.  * @author ThinkPad 
  8.  * 
  9.  */  
  10. public class Worker extends Thread {  
  11.   
  12.     //工作者名  
  13.     private String name;  
  14.     //第一阶段工作时间  
  15.     private long time;  
  16.       
  17.     private CountDownLatch countDownLatch;  
  18.       
  19.     public Worker(String name, long time, CountDownLatch countDownLatch) {  
  20.         this.name = name;  
  21.         this.time = time;  
  22.         this.countDownLatch = countDownLatch;  
  23.     }  
  24.       
  25.     @Override  
  26.     public void run() {  
  27.         // TODO 自动生成的方法存根  
  28.         try {  
  29.             System.out.println(name+"开始工作");  
  30.             Thread.sleep(time);  
  31.             System.out.println(name+"第一阶段工作完成");  
  32.               
  33.             countDownLatch.countDown();  
  34.               
  35.             Thread.sleep(2000); //这里就姑且假设第二阶段工作都是要2秒完成  
  36.             System.out.println(name+"第二阶段工作完成");  
  37.             System.out.println(name+"工作完成，耗费时间="+(time+2000));  
  38.               
  39.         } catch (InterruptedException e) {  
  40.             // TODO 自动生成的 catch 块  
  41.             e.printStackTrace();  
  42.         }     
  43.     }  
  44. }  


Test：

 

 

[java] view plain copy
 
  1. package com.concurrent.test5;  
  2.   
  3. import java.util.concurrent.CountDownLatch;  
  4.   
  5.   
  6. public class Test {  
  7.   
  8.     public static void main(String[] args) throws InterruptedException {  
  9.         // TODO 自动生成的方法存根  
  10.   
  11.         CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(2);  
  12.         Worker worker0 = new Worker("worker0", (long) (Math.random()*2000+3000), countDownLatch);  
  13.         Worker worker1 = new Worker("worker1", (long) (Math.random()*2000+3000), countDownLatch);  
  14.         Worker worker2 = new Worker("worker2", (long) (Math.random()*2000+3000), countDownLatch);  
  15.           
  16.         worker0.start();  
  17.         worker1.start();      
  18.         countDownLatch.await();  
  19.           
  20.         System.out.println("准备工作就绪");  
  21.         worker2.start();  
  22.           
  23.     }  
  24.   
  25. }  


观察控制台打印顺序，可以发现这种方法是可以模拟场景2的：

 

worker0开始工作
worker1开始工作
worker1第一阶段工作完成
worker0第一阶段工作完成
准备工作就绪
worker2开始工作
worker1第二阶段工作完成
worker1工作完成，耗费时间=5521
worker0第二阶段工作完成
worker0工作完成，耗费时间=6147
worker2第一阶段工作完成
worker2第二阶段工作完成
worker2工作完成，耗费时间=5384

 

最后，总结下CountDownLatch与join的区别：调用thread.join() 方法必须等thread 执行完毕，当前线程才能继续往下执行，而CountDownLatch通过计数器提供了更灵活的控制，只要检测到计数器为0当前线程就可以往下执行而不用管相应的thread是否执行完毕。

 

参考：http://stackoverflow.com/questions/21808814/whats-the-difference-between-cyclicbarrier-countdownlatch-and-join-in-java

参考链接：https://blog.csdn.net/zhutulang/article/details/48504487

以上是关于CountDownLatch与join的区别和联系的主要内容，如果未能解决你的问题，请参考以下文章

Java中用CyclicBarrier以及CountDownLatch和join相比有啥不同

java Fork/Join 池、ExecutorService 和 CountDownLatch

Future使用场景与分析

Join,CountDownLatch,CyclicBarrier,Semaphore和Exchanger

使用join和CountDownLatch来等待线程结束

CyclicBarrier和CountDownLatch的用法与区别