倒计时器CountDownLatch 和循环栅栏：CyclicBarrier

最新推荐文章于 2021-08-28 14:44:52 发布

小贼驴

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分类专栏： java 文章标签： CountDownLatch

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本文深入解析了Java并发工具类CountDownLatch和CyclicBarrier的使用方法及应用场景，通过生动的体育赛事比喻，阐述了这两种工具如何帮助协调多线程任务的执行流程。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

一概念：
1.在多线程协作完成业务功能时，有时候需要等待其他多个线程完成任务之后，主线程才能继续往下执行业务功能，在这种的业务场景下，通常可以使用Thread类的join方法，让主线程等待被join的线程执行完之后，主线程才能继续往下执行。
当然，使用线程间消息通信机制也可以完成。其实，java并发工具类中为我们提供了类似“倒计时”这样的工具类，可以十分方便的完成所说的这种业务场景。

主要方法：

await() throws InterruptedException：调用该方法的线程等到构造方法传入的N减到0的时候，才能继续往下执行；
await(long timeout, TimeUnit unit)：与上面的await方法功能一致，只不过这里有了时间限制，调用该方法的线程等到指定的timeout时间后，不管N是否减至为0，都会继续往下执行
countDown()：使CountDownLatch初始值N减1；
long getCount()：获取当前CountDownLatch维护的值；

2.为了能够理解CountDownLatch，举一个很通俗的例子：

有六名运动员和一名裁判，运动员必须等待裁判枪声响起才能开始比赛，同时裁判也必须等运动员都准备完毕，才能发起比赛，裁判员在终点会为这6个运动员分别计时，可以想象没当一个运动员到达终点的时候，对于裁判员来说就少了一个计时任务。直到所有运动员都到达终点了，裁判员的任务也才完成。这6个运动员可以类比成6个线程。

public class CountDownLatchDemo {

	private static CountDownLatch readySignal = new CountDownLatch(6);  // 表示6名运动员是否准备就绪
	private static CountDownLatch startSignal = new CountDownLatch(1);  // 裁判发起比赛枪声
	private static CountDownLatch endSignal = new CountDownLatch(6);  // 表示6名运动员是否到达终点

	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(6);
		for (int i = 0; i < 6; i++) {
			executorService.execute(() -> {
				try {
					System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 运动员准备完成！！！");
					readySignal.countDown();
					readySignal.await();
					startSignal.await();
					System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 正在全力冲刺");
					System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 到达终点");
					endSignal.countDown();
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			});
		}
		readySignal.await();  // 等待全部运动员准备完成
		System.out.println("所有运动员准备完成！！！裁判员发号施令啦！！！");
		startSignal.countDown();
		endSignal.await();
		System.out.println("所有运动员到达终点，比赛结束！");
		executorService.shutdown();
	}
}

运行结果：

pool-1-thread-1 运动员等待裁判员响哨！！！
pool-1-thread-2 运动员等待裁判员响哨！！！
pool-1-thread-2 运动员准备完成！！！
pool-1-thread-3 运动员等待裁判员响哨！！！
pool-1-thread-1 运动员准备完成！！！
pool-1-thread-3 运动员准备完成！！！
pool-1-thread-4 运动员等待裁判员响哨！！！
pool-1-thread-4 运动员准备完成！！！
pool-1-thread-5 运动员等待裁判员响哨！！！
pool-1-thread-5 运动员准备完成！！！
pool-1-thread-6 运动员等待裁判员响哨！！！
pool-1-thread-6 运动员准备完成！！！
所有运动员准备完成！！！裁判员发号施令啦！！！
pool-1-thread-6 正在全力冲刺
pool-1-thread-4 正在全力冲刺
pool-1-thread-6 到达终点
pool-1-thread-5 正在全力冲刺
pool-1-thread-5 到达终点
pool-1-thread-3 正在全力冲刺
pool-1-thread-1 正在全力冲刺
pool-1-thread-1 到达终点
pool-1-thread-2 正在全力冲刺
pool-1-thread-2 到达终点
pool-1-thread-3 到达终点
pool-1-thread-4 到达终点
所有运动员到达终点，比赛结束！

Process finished with exit code 0

二. 循环栅栏：CyclicBarrier

CyclicBarrier也是一种多线程并发控制的实用工具，和CountDownLatch一样具有等待计数的功能，但是相比于CountDownLatch功能更加强大。

下面来看下CyclicBarrier的主要方法：

await() throws InterruptedException, BrokenBarrierException // 等到所有的线程都到达指定的临界点
await(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException, BrokenBarrierException,TimeoutException // 与上面的await方法功能基本一致，只不过这里有超时限制，阻塞等待直至到达超时时间为止
int getNumberWaiting() // 获取当前有多少个线程阻塞等待在临界点上
boolean isBroken() // //用于查询阻塞等待的线程是否被中断

//将屏障重置为初始状态。如果当前有线程正在临界点等待的话，将抛出BrokenBarrierException。
void reset()
另外需要注意的是，CyclicBarrier提供了这样的构造方法：

public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)

使用CyclicBarrier同样可以实现上边的需求：

public class CylicBarrierDemo {


	public static void main(String[] args) throws BrokenBarrierException, InterruptedException {

		ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(6);
		CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(6, () -> {
			System.out.println("所有运动员准备完成！！！裁判员发号施令啦！！！");
		});

		CyclicBarrier endBarrier = new CyclicBarrier(6, () -> {
			System.out.println("所有运动员到达终点，比赛结束！");
		});

		for (int i = 0; i < 6; i++) {
			executorService.submit(()->{
				try {
					System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 运动员等待裁判员响哨！！！");
					System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 运动员准备完成！！！");
					barrier.await();
					System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 正在全力冲刺");
					System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 到达终点");
					endBarrier.await();
				} catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			});
		}
	}
}

输出：

pool-1-thread-1 运动员准备完成！！！
pool-1-thread-3 运动员等待裁判员响哨！！！
pool-1-thread-3 运动员准备完成！！！
pool-1-thread-2 运动员等待裁判员响哨！！！
pool-1-thread-2 运动员准备完成！！！
pool-1-thread-4 运动员等待裁判员响哨！！！
pool-1-thread-4 运动员准备完成！！！
pool-1-thread-5 运动员等待裁判员响哨！！！
pool-1-thread-5 运动员准备完成！！！
pool-1-thread-6 运动员等待裁判员响哨！！！
pool-1-thread-6 运动员准备完成！！！
所有运动员准备完成！！！裁判员发号施令啦！！！
pool-1-thread-6 正在全力冲刺
pool-1-thread-6 到达终点
pool-1-thread-1 正在全力冲刺
pool-1-thread-1 到达终点
pool-1-thread-2 正在全力冲刺
pool-1-thread-2 到达终点
pool-1-thread-5 正在全力冲刺
pool-1-thread-5 到达终点
pool-1-thread-4 正在全力冲刺
pool-1-thread-4 到达终点
pool-1-thread-3 正在全力冲刺
pool-1-thread-3 到达终点
所有运动员到达终点，比赛结束！