java并发包线程同步 - CountDownLatch与CyclicBarrier比较学习

       CountDownLatch与CyclicBarrier这两个类是由Doug lea在1.5版本java.util.concurent包中提供的同步多线程的工具类或称辅助类，他们功能类似，都是为了帮助多线程之间协调同步。但是这两个类的设计和用法不同，简单说CountDownLatch做减法，CyclicBarrier做加法。CyclicBarrier用法更灵活，功能比CountDownLatch也更强大。本帖不具体介绍这两个类的API，具体使用和原理可参考API文档和源码，我记录下自己对这两个类的比较理解。

一、应用场景

1、假如我是产品经理，我发起了一个需求评审的会议，一共有10个开发要参加，我找好会议室等待他们到来，之后他们依次到来，他们来一个，我就知道还需要再等几个人（做减法），等10个开发全部到来。我就可以开始我的工作。类似这种场景就适合用CountDownLatch工具类。

2、假如我是老板，我想知道现在的项目进度，这个项目有开发、产品、测试一共10人，我需要听取他们每个人的工作进度汇报，我才能对总体项目进度做评估。我不需要等这10个人的到来（因为我是老板），我只要告诉秘书让这10个人到会议室等我，这个秘书就是CyclicBarrier，开发、产品、测试整理自己的工作汇报然后到指定会议室等待，秘书记录到场人数，当10个人都到达，秘书再通知我出席会议，在我到达会议室以前（即10个人还没到齐），先到的人处于等待状态，当最后一个人到会议室后，所有人（10人）进入工作状态（运行状态），精神抖擞，因为人齐了老板就来了。我读取了10个人工作结果然后再完成评估整个项目进度工作。这种场景就适合CyclicBarrier。

        当然这两种场景用这两个类都能实现。但是这两个场景是有差异的，他们的差异其实就是CountDownLatch与CyclicBarrier这两个类API用法的差异。一个是一个线程先等待，等其它所有线程完成后再被唤醒继续工作，一个是所有线程先工作，再到达同一状态点，即进入睡眠状态，所有线程可能依次进入睡眠状态，等最后一个线程完成了睡眠状态时，所有线程被唤醒同时再开始一个新线程工作，新线程的工作是基于之前所有线程的工作结果。

二：用法的差异

      用法的差异也是因为这两个类实现原理的差异。这两个类均有一个内部计数器。他们在实例化时都要设置初始预值。一个是从0加到预值，一个是从预值减到0。

      CountDownLatch使用减的方式，从预值减到0的时候释放等待线程再工作，CyclicBarrier使用加的方式，加到预值释放所有线程，并开起一个新线程再工作；

      怎么加减呢？CountDownLatch调用countDown()方法，计数减一，调用await()方法只是阻塞线程，对计数没影响，当减到0时，阻塞线程被唤醒；Cyclicbarrier调用await()方法，计数加一，当计数值没有到达指定值，进入阻塞状态，当到达预值，所有阻塞线程唤醒。

三：优劣

       个人认为CyclicBarrier用法更灵活，功能更强大。我优先使用CyclicBarrier。

       CountDownLatch的计数值在实例化后就不能再改变，API也没有可改变计数值的方法，更直白的说一个CountDownLatch对象只能用一次，何为用一次，就是当计数值为0时，再调用这个对象的任何方法时都无效，你要想再利用CountDownLatch同步线程，只能重新生成其对象。

       CyclicBarrier有提供reset()方法，可以重置其内部计数器，那么这个重置将计数值重置至多少呢？能重新设置为任意计数值吗？这个建议看看源码，你就知道了，这个类源码不难的。关键是调用重置之后发生了什么，理解这个是用好CyclicBarrier的关键。按照Doug Lea的设计，当你调用await()阻塞线程时，你需要捕获两个异常。一个是BrokenBarrierException，一个是InterruptException。如果你使用reset方法，那么所有阻塞线程会抛出BrokenBarrierException。而InterruptExceotion异常是当一个阻塞线程被中断后抛出的，说的更清楚些，当多个线程调用await()方法进入阻塞后，其中一个线程被中断，那么这个被中断线程会抛出InterruptException异常，其他线程就抛Bro kenBarrierException异常，已做区分。

四：更多

       CyclicBarrier类有一个状态标识，broken，调用isBroken()方法可判断该对象是否在broken状态。如果使用reset功能或中断某个阻塞的线程，CyclicBarroer对象都会被置为broken状态。

       reset功能是基于ReentrantLock实现的，因为CyclicBarrier对线程阻塞也是利用ReentrantLock多条件锁功能（Condition）提供的更加细颗粒的锁实现的。这个ReentrantLock是基于jdk由Doug Lea设计的java多线程基本同步工具方法，说到ReentrantLock，我又联想到了synchronized关键字，这个是基于语法和虚拟机层面的设计了，这两个都是同步线程基本的方法。他们之间的原理、区别和使用比较就比本文介绍的这两个类要更重要了。有时间再写这两个之间的比较学习。这里就不讨论了。

五：Doug Lea

        感谢Doug Lea，我觉得大神这个词已经不足以赞美他了，感谢他的无私奉献吧！不仅仅是java并发包，有时间去看看JSRs的语法及标准就能感受到Doug Lea的影响力。