Java中CyclicBarrier和CountDownLatch的用法與區(qū)別

更新時間：2021年08月22日 11:43:29 作者：Deegue

CyclicBarrier和CountDownLatch這兩個工具都是在java.util.concurrent包下，并且平時很多場景都會使用到。本文將會對兩者進行分析，記錄他們的用法和區(qū)別，感興趣的可以了解一下

前言

CyclicBarrier和CountDownLatch這兩個工具都是在java.util.concurrent包下，并且平時很多場景都會使用到。
本文將會對兩者進行分析，記錄他們的用法和區(qū)別。

CountDownLatch

CountDownLatch是一個非常實用的多線程控制工具類，稱之為“倒計時器”，它允許一個或多個線程一直等待，直到其他線程的操作執(zhí)行完后再執(zhí)行。

CountDownLatch是通過一個計數(shù)器來實現(xiàn)的，計數(shù)器的初始值為線程的數(shù)量。每當(dāng)一個線程完成了自己的任務(wù)后，計數(shù)器的值就會減1。當(dāng)計數(shù)器值到達0時，它表示所有的線程已經(jīng)完成了任務(wù)，然后在閉鎖上等待的線程就可以恢復(fù)執(zhí)行任務(wù)。

在這里插入圖片描述

特點

只能一次性使用(不能reset)；主線程阻塞；某個線程中斷將永遠到不了屏障點，所有線程都會一直等待。

例子

 	//創(chuàng)建初始化3個線程的線程池
    private ExecutorService                    threadPool     = Executors.newFixedThreadPool(3);
    //保存每個學(xué)生的平均成績
    private ConcurrentHashMap<String, Integer> map            = new ConcurrentHashMap<>();
    private CountDownLatch                     countDownLatch = new CountDownLatch(3);

    private void count() {
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            threadPool.execute(() -> {
                //計算每個學(xué)生的平均成績,代碼略()假設(shè)為60~100的隨機數(shù)
                int score = (int) (Math.random() * 40 + 60);
                try {
                    Thread.sleep(Math.round(Math.random() * 1000));
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                map.put(Thread.currentThread().getName(), score);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "同學(xué)的平均成績?yōu)? + score);
                countDownLatch.countDown();
            });
        }
        this.run();
        threadPool.shutdown();
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            countDownLatch.await();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        int result = 0;
        Set<String> set = map.keySet();
        for (String s : set) {
            result += map.get(s);
        }
        System.out.println("三人平均成績?yōu)?" + (result / 3) + "分");
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        long now = System.currentTimeMillis();
        CyclicBarrier1 cb = new CyclicBarrier1();
        cb.count();
        Thread.sleep(100);
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println(end - now);
    }

最終輸出結(jié)果：

在這里插入圖片描述

其中1194ms證明了會阻塞主線程。

CyclicBarrier

CyclicBarrier 的字面意思是可循環(huán)使用（Cyclic）的屏障（Barrier）。它要做的事情是，讓一組線程到達一個屏障（也可以叫同步點）時被阻塞，直到最后一個線程到達屏障時，屏障才會開門，所有被屏障攔截的線程才會繼續(xù)干活。

這個屏障之所以用循環(huán)修飾，是因為在所有的線程釋放彼此之后，這個屏障是可以重新使用的（reset()方法重置屏障點），這一點與CountDownLatch不同。

CyclicBarrier是一種同步機制允許一組線程相互等待，等到所有線程都到達一個屏障點才退出await方法，它沒有直接實現(xiàn)AQS而是借助ReentrantLock來實現(xiàn)的同步機制。它是可循環(huán)使用的，而CountDownLatch是一次性的，另外它體現(xiàn)的語義也跟CountDownLatch不同，CountDownLatch減少計數(shù)到達條件采用的是release方式，而CyclicBarrier走向屏障點（await）采用的是Acquire方式，Acquire是會阻塞的，這也實現(xiàn)了CyclicBarrier的另外一個特點，只要有一個線程中斷那么屏障點就被打破，所有線程都將被喚醒（CyclicBarrier自己負責(zé)這部分實現(xiàn)，不是由AQS調(diào)度的），這樣也避免了因為一個線程中斷引起永遠不能到達屏障點而導(dǎo)致其他線程一直等待。屏障點被打破的CyclicBarrier將不可再使用（會拋出BrokenBarrierException）除非執(zhí)行reset操作。

構(gòu)造函數(shù)

CyclicBarrier有兩個構(gòu)造函數(shù):

CyclicBarrier(int parties)
int類型的參數(shù)表示有幾個線程來參與這個屏障攔截，(拿上面的例子,即有幾個人跟團旅游)；

CyclicBarrier(int parties,Runnable barrierAction)
當(dāng)所有線程到達一個屏障點時，優(yōu)先執(zhí)行barrierAction這個線程。

最重要的一個方法:
await();每個線程調(diào)用await()，表示我已經(jīng)到達屏障點,然后當(dāng)前線程被阻塞。

例子

	//創(chuàng)建初始化3個線程的線程池
    private ExecutorService                    threadPool     = Executors.newFixedThreadPool(3);
    //創(chuàng)建3個CyclicBarrier對象,執(zhí)行完后執(zhí)行當(dāng)前類的run方法
    private CyclicBarrier                      cb             = new CyclicBarrier(3, this);
    //保存每個學(xué)生的平均成績
    private ConcurrentHashMap<String, Integer> map            = new ConcurrentHashMap<>();

    private void count() {
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            threadPool.execute(() -> {
                //計算每個學(xué)生的平均成績,代碼略()假設(shè)為60~100的隨機數(shù)
                int score = (int) (Math.random() * 40 + 60);
                try {
                    Thread.sleep(Math.round(Math.random() * 1000));
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                map.put(Thread.currentThread().getName(), score);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "同學(xué)的平均成績?yōu)? + score);
                try {
                    //執(zhí)行完運行await(),等待所有學(xué)生平均成績都計算完畢
                    cb.await();
                } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            });
        }
        threadPool.shutdown();
    }

    @Override
    public void run() {
        int result = 0;
        Set<String> set = map.keySet();
        for (String s : set) {
            result += map.get(s);
        }
        System.out.println("三人平均成績?yōu)?" + (result / 3) + "分");
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        long now = System.currentTimeMillis();
        CyclicBarrier1 cb = new CyclicBarrier1();
        cb.count();
        Thread.sleep(100);
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println(end - now);
    }

最終輸出結(jié)果：

在這里插入圖片描述

顯然沒有阻塞主線程。

兩者區(qū)別

CountDownLatch的計數(shù)器只能使用一次。而CyclicBarrier的計數(shù)器可以使用reset()
方法重置。所以CyclicBarrier能處理更為復(fù)雜的業(yè)務(wù)場景，比如如果計算發(fā)生錯誤，可以重置計數(shù)器，并讓線程們重新執(zhí)行一次。
CyclicBarrier還提供其他有用的方法，比如getNumberWaiting方法可以獲得CyclicBarrier阻塞的線程數(shù)量。isBroken方法用來知道阻塞的線程是否被中斷。比如以下代碼執(zhí)行完之后會返回true。
CountDownLatch會阻塞主線程，CyclicBarrier不會阻塞主線程，只會阻塞子線程。
某線程中斷CyclicBarrier會拋出異常，避免了所有線程無限等待。

我們來從jdk作者設(shè)計的目的來看，javadoc是這么描述它們的：

CountDownLatch:
A synchronization aid that allows one or more threads to wait until a set of operations being performed in other threads completes.

CyclicBarrier:
A synchronization aid that allows a set of threads to all wait for each other to reach a common barrier point.

從javadoc的描述可以得出：

CountDownLatch：一個或者多個線程，等待其他多個線程完成某件事情之后才能執(zhí)行；
CyclicBarrier：多個線程互相等待，直到到達同一個同步點，再繼續(xù)一起執(zhí)行。
對于CountDownLatch來說，重點是“一個線程（多個線程）等待”，而其他的N個線程在完成“某件事情”之后，可以終止，也可以等待。而對于CyclicBarrier，重點是多個線程，在任意一個線程沒有完成，所有的線程都必須等待。

CountDownLatch是計數(shù)器，線程完成一個記錄一個，只不過計數(shù)不是遞增而是遞減，而CyclicBarrier更像是一個閥門，需要所有線程都到達，閥門才能打開，然后繼續(xù)執(zhí)行。

到此這篇關(guān)于Java中CyclicBarrier和CountDownLatch的用法與區(qū)別的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java CyclicBarrier CountDownLatch內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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