浅谈CountDownLatch 和 CyclicBarrier

每天吃八顿

于 2024-08-24 13:07:05 发布

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分类专栏： JAVA 文章标签：开发语言 java

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CountDownLatch

CountDownLatch，闭锁，是一个同步工具类,用来协调多个线程之间的同步。

CountDownLatch是Java并发编程中的一把利器，它的优点在于能够简洁高效地协调多个线程的执行顺序，确保一组线程都完成后才触发其他线程的执行，适用于资源加载、任务初始化等场景。它提供了清晰的等待/通知机制，易于理解和使用，是提升多线程程序性能和可靠性的重要工具，但同时，它也有一些局限性，比如无法重置计数，一旦计数到零，就不能再次使用了。而且，它只能等待固定数量的线程，不够灵活。

简单来说，当一个或者多个线程调用await方法时，会阻塞当前线程，并且CountDownLatch本身内置了一个方法计数器，其他线程调用 countDown 方法使计数器 - 1，当计数器的值变为0时，调用 await 方法被阻塞的线程会被唤醒，继续执行。

不使用CountDownLatch

因为线程是竞争执行的，如果不使用CountDownLatch的话，无法保证主线程最后执行

    public static void main(String[] args) {
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            new Thread(() -> {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "到达指定地点");
            }).start();
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "五个同学都到齐了！");
    }

在这里插入图片描述

使用CountDownLatch

可以看到，主线程最后才执行

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(5);
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            new Thread(() -> {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "到达指定地点");
                countDownLatch.countDown();
            }).start();
        }
            // 主线程在此等待，直到所有工作线程都完成任务  
        countDownLatch.await();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "五个同学都到齐了!");
    }

在这里插入图片描述

CyclicBarrier

CyclicBarrier，循环屏障，它支持一组线程相互等待，直到最后一个线程到达屏障点时，所有线程才会继续执行。CyclicBarrier可以被重用，即当所有等待的线程都被释放后，它可以再次被用来让另一组线程等待。

例子

宿舍五人一起去食堂干饭，要等大家都回来再出发，人齐后大家都开炫

public static void main(String[] args) {
        CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(5, () -> {
            System.out.println("人齐了，集合去干饭！");
        });
        for (int i = 0; i < 5; i++) {
            int finalI = i;
            new Thread(() -> {
                System.out.println("老" + finalI + "到了集合地点");
                try {
                    cyclicBarrier.await();
                    System.out.println("老" + finalI + "开炫");
                } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
                    throw new RuntimeException(e);
                }
            }).start();
        }
    }

执行结果如下
在这里插入图片描述

可以看到使用 CountDownLatch ，调用 countDown方法之后，之后的代码仍会继续执行，CountDownLatch 只能保证主线程或者调用await方法最后执行，其他调用countDown方法的线程早就执行结束了。

而 CyclicBarrier 的 await() 方法会阻塞，等所有线程执行结束后，所有调用 await() 线程会一起执行。

相同点

同步功能:

两者都提供了等待多个线程完成特定任务的能力。
它们都可以用来协调一组线程之间的执行顺序。

等待机制:

在使用这两种工具时，某些线程会阻塞，直到满足某个条件（比如计数器达到零或所有线程到达屏障）。

线程等待:

当线程调用await()方法时，它们都会进入等待状态，直到满足释放条件。

灵活性:

它们都允许在等待期间执行某些操作，如中断等待的线程。

异常处理:

如果在等待过程中发生异常，两个工具类都能通过异常传播机制来处理这些异常。

不同点

CountDownLatch 是一次性的，CyclicBarrier 是可循环利用的
CountDownLatch 的计数器只能使用一次，而CyclicBarrier 的计数器可以使用 reset方法重置
CountDownLatch一般用于某个线程A等待若干个其他线程执行完任务之后，它才执行；而CyclicBarrier一般用于一组线程互相等待至某个状态，然后这一组线程再同时执行。