join方法与countDownLatch与CyclicBarrier的区别

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本文详细介绍了Java中三种重要的线程控制技术：join方法、CountDownLatch和CyclicBarrier的使用方法及工作原理。通过示例代码展示了如何利用这些技术来协调多线程之间的执行顺序，确保任务按预期进行。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

join方法：

当前线程中调用thread.join()会导致当前线程阻塞，此时只有当thread线程执行完后，当前线程才能继续往下执行。
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
可以看看join的源码：

 public final synchronized void join(long l)
        throws InterruptedException
    {
        long l1 = System.currentTimeMillis();
        long l2 = 0L;
        if(l < 0L)
            throw new IllegalArgumentException("timeout value is negative");
        if(l == 0L)
//当线程是存活状态，则会一直等待下去
            for(; isAlive(); wait(0L));
        else
            do
            {
                if(!isAlive())
                    break;
                long l3 = l - l2;
                if(l3 <= 0L)
                    break;
                wait(l3);
                l2 = System.currentTimeMillis() - l1;
            } while(true);
    }

我们可以看看具体例子：

  public class JoinTest extends Thread {  

    //工作者名  
    private String name;  
    //工作时间  
    private long time;  

    public JoinTest(String name, long time) {  
        this.name = name;  
        this.time = time;  
    }  

    @Override  
    public void run() {  
        // TODO 自动生成的方法存根  
        try {  
            System.out.println(name+"开始工作");  
            Thread.sleep(time);  
            System.out.println(name+"工作完成，耗费时间="+time);  
        } catch (InterruptedException e) {  
            // TODO 自动生成的 catch 块  
            e.printStackTrace();  
        }     
    }  
}  

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

    JoinTest worker0 = new JoinTest("worker0", 5000);  
    JoinTest worker1 = new JoinTest("worker1", 5000);  
    JoinTest worker2 = new JoinTest("worker2", 5000);  

    worker0.start();  
    worker1.start();  

    worker0.join();  
    worker1.join();  
    System.out.println("准备工作就绪");  

    worker2.start();

}
控制台输出顺序如下：
这里写图片描述

观察控制台，可以明确看出，只有当线程worker0,worker1执行完毕之后，worker2才会开始执行。

countDownLatch：

一个同步辅助类，在完成一组正在其他线程中执行的操作之前，它允许一个或多个线程一直等待。

**构造方法摘要**
CountDownLatch(int count) 
构造一个用给定计数初始化的 CountDownLatch。

方法摘要

void | await()
使当前线程在锁存器倒计数至零之前一直等待，除非线程被中断。
boolean | await(long timeout, TimeUnit unit)
使当前线程在锁存器倒计数至零之前一直等待，除非线程被中断或超出了指定的等待时间。
void | countDown()
递减锁存器的计数，如果计数到达零，则释放所有等待的线程。
long | getCount()
返回当前计数。
String | toString()
返回标识此锁存器及其状态的字符串。

CountDownLatch 的一个有用特性是，它不要求调用 countDown 方法的线程等到计数到达零时才继续，而在所有线程都能通过之前，它只是阻止任何线程继续通过一个 await。
countDown 递减锁存器的计数，如果计数到达零，则释放所有等待的线程。
如果当前计数大于零，则将计数减少。如果新的计数为零，出于线程调度目的，将重新启用所有的等待线程。
如果当前计数等于零，则不发生任何操作。
如上面join的例子，将之改成为CountDownLatch

   public class JoinTest extends Thread {  

        //工作者名  
        private String name;  
        //工作时间  
        private long time;  

        CountDownLatch count;
        public JoinTest(String name, long time,CountDownLatch count) {  
            this.name = name;  
            this.time = time;  
            this.count = count;
        }  

        @Override  
        public void run() {  
            System.out.println(name+"开始工作");  
            count.countDown();
            System.out.println(name+"工作完成，耗费时间="+time);     
        }  
    }  


  public static void main(String[] args) throws ParseException, InterruptedException
    {
        CountDownLatch count = new CountDownLatch(2);
        JoinTest worker0 = new JoinTest("worker0", 5000,count);  
        JoinTest worker1 = new JoinTest("worker1", 5000,count);  
        JoinTest worker2 = new JoinTest("worker2", 5000,count);  

        worker0.start();  
        worker1.start();  
        count.await();
        System.out.println("准备工作就绪");  

        worker2.start();   
}

这里写图片描述

从控制台结果可以看出，执行效果还是一样的。count计数器为零之前，当前线程会一直在等待着。
项目中countDown可运用大批量数据处理，例如处理100万的数据，可以将100万拆分成100个线程放入线程池中，计数器为100，只有当这100万的数据全部处理完毕，线程往下执行，告之数据已经全部处理完毕

  int rum = 0;
    CountDownLatch countDownLatch;
    public CountDownLatchTest(CountDownLatch countDownLatch,int rum)
    {
        this.countDownLatch = countDownLatch;
        this.rum = rum;
    }
    @Override
    public void run()
    {
        // TODO Auto-generated method stub
        super.run();
        System.out.println("第"+rum+"批数据开始处理");
        countDownLatch.countDown();
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException
    {
        // TODO Auto-generated method stub
        //假设有100万的数据需要处理，分成10个线程处理
        CountDownLatch count = new CountDownLatch(10);
        for(int i =0 ;i<10;i++){
            CountDownLatchTest a = new CountDownLatchTest(count,i);
            a.start();
        }
        //处理完成之前所有线程一直等待着
        count.await();
        System.out.println("处理完毕");
    }

这里写图片描述

CyclicBarrier：

类似于CountDownLatch，它也是一个同步辅助类，它允许一组线程互相等待，直到到达某个公共屏障点 (common barrier point)。在涉及一组固定大小的线程的程序中，这些线程必须不时地互相等待，此时 CyclicBarrier 很有用。因为该 barrier 在释放等待线程后可以重用，所以称它为循环的 barrier。

CyclicBarrier(int parties)
创建一个新的CyclicBarrier，它将在给定数量的参与者（线程）处于等待状态时启动，但它不会在启动 barrier 时执行预定义的操作。
CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)
创建一个新的CyclicBarrier，它将在给定数量的参与者（线程）处于等待状态时启动，并在启动 barrier时执行给定的屏障操作，该操作由最后一个进入 barrier 的线程执行。

方法摘要
int | await()
在所有参与者都已经在此 barrier 上调用 await 方法之前，将一直等待。
int | await(long timeout, TimeUnit unit)
在所有参与者都已经在此屏障上调用 await 方法之前将一直等待,或者超出了指定的等待时间。
int | getNumberWaiting()
返回当前在屏障处等待的参与者数目。
int | getParties()
返回要求启动此 barrier 的参与者数目。
boolean | isBroken()
查询此屏障是否处于损坏状态。
void | reset()
将屏障重置为其初始状态。

在所有参与者都已经在此 barrier 上调用 await 方法之前，将一直等待。
如果当前线程不是将到达的最后一个线程，出于调度目的，将禁用它，且在发生以下情况之一前，该线程将一直处于休眠状态：
● 最后一个线程到达；或者
● 其他某个线程中断当前线程；或者
● 其他某个线程中断另一个等待线程；或者
● 其他某个线程在等待 barrier 时超时；或者
● 其他某个线程在此 barrier 上调用 reset()。
如果当前线程：
● 在进入此方法时已经设置了该线程的中断状态；或者
● 在等待时被中断
则抛出 InterruptedException，并且清除当前线程的已中断状态。
如果在线程处于等待状态时 barrier 被 reset()，或者在调用 await 时 barrier 被损坏，抑或任意一个线程正处于等待状态，则抛出 BrokenBarrierException 异常。
如果任何线程在等待时被中断，则其他所有等待线程都将抛出 BrokenBarrierException 异常，并将 barrier 置于损坏状态。
如果当前线程是最后一个将要到达的线程，并且构造方法中提供了一个非空的屏障操作，则在允许其他线程继续运行之前，当前线程将运行该操作。如果在执行屏障操作过程中发生异常，则该异常将传播到当前线程中，并将 barrier 置于损坏状态。

CyclicBarrier 处理方式可以看做并行，简单例子，比如赛跑，当所有运动员准备就绪时，裁判发枪了，所有人同时开始起跑，如果一个运动员还没准备好，那么裁判会让所有运动员会等他准备好之后再开始发枪。

public class CyclicBarrierTest
{
    public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {  
        //如果将参数改为4，但是下面只加入了3个选手，这永远等待下去  
        //Waits until all parties have invoked await on this barrier.   
        CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(3);  

        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(3); 
        executor.submit(new Thread(new Runner(barrier, "1号选手",5000)));  

        executor.submit(new Thread(new Runner(barrier, "2号选手",10000)));  
        executor.submit(new Thread(new Runner(barrier, "3号选手",3000)));  
        executor.shutdown();  
    }  


}

class Runner extends Thread {  
    // 一个同步辅助类，它允许一组线程互相等待，直到到达某个公共屏障点 (common barrier point)  
    private CyclicBarrier barrier;  

    private String name;  

    private long time;  

    public Runner(CyclicBarrier barrier, String name, long time) {  
        super();  
        this.barrier = barrier;  
        this.name = name;
        this.time = time;  

    }  

    @Override  
    public void run() {  
        try {  
            Thread.sleep(time);  
            System.out.println(name + " 准备好了...");  
            // barrier的await方法，在所有参与者都已经在此 barrier 上调用 await 方法之前，将一直等待。
            System.out.println("在此之前已经有" +barrier.getNumberWaiting()+ "位选手 准备好了...");    
            barrier.await();  
        } catch (InterruptedException e) {  
            e.printStackTrace();  
        } catch (BrokenBarrierException e) {  
            e.printStackTrace();  
        }  
        System.out.println(name + " 裁判发枪，起跑！");  
    }  
}

这里写图片描述