线程的并发工具类之CountDownLatch和CyclicBarrier原理和使用（七）

Dear 丶 2022-12-19 13:09 91阅读 0赞

今天分析 CountDownLatch和CyclicBarrier原理和使用：

**1、CountDownLatch ** 闭锁

CountDownLatch  这个类能够使一个线程等待其他线程完成各自的工 作后再执行。例如，应用程序的主线程希望在负责启动框架服务的线程已经启动 所有的框架服务之后再执行。 CountDownLatch 是通过一个计数器来实现的，计数器的初始值为初始任务 的数量。每当完成了一个任务后，计数器的值就会减 1 （CountDownLatch.countDown() 方法）。当计数器值到达  0  时，它表示所有的已 经完成了任务，然后在闭锁上等待 CountDownLatch.await() 方法的线程就可以恢 复执行任务。

应用场景：

实现最大的并行性：有时我们想同时启动多个线程，实现最大程度的并行性。 例如，我们想测试一个单例类。如果我们创建一个初始计数为 1  的 CountDownLatch，并让所有线程都在这个锁上等待，那么我们可以很轻松地完成 测试。我们只需调用 一次 countDown() 方法就可以让所有的等待线程同时恢复执 行。开始执行前等待 n  个线程完成各自任务：例如应用程序启动类要确保在处理 用户请求前，所有 N  个外部系统已经启动和运行了，例如处理  excel  中多个表单。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25hbmRhbzE1OA_size_16_color_FFFFFF_t_70][]

参见代码如   下

import java.util.concurrent.CountDownLatch;
    
    /**
     *类说明：演示CountDownLatch用法，
     * 共5个初始化子线程，6个闭锁扣除点，扣除完毕后，主线程和业务线程才能继续执行
     */
    public class UseCountDownLatch {
    	
        static CountDownLatch latch = new CountDownLatch(6);
    
        /*初始化线程*/
        private static class InitThread implements Runnable{
    
            public void run() {
            	System.out.println("Thread_"+Thread.currentThread().getId()
            			+" ready init work......");
                latch.countDown();
                for(int i =0;i<2;i++) {
                	System.out.println("Thread_"+Thread.currentThread().getId()
                			+" ........continue do its work");
                }
            }
        }
    
        /*业务线程等待latch的计数器为0完成*/
        private static class BusiThread implements Runnable{
    
            public void run() {
                try {
                    latch.await();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                for(int i =0;i<3;i++) {
                	System.out.println("BusiThread_"+Thread.currentThread().getId()
                			+" do business-----");
                }
            }
        }
    
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
            new Thread(new Runnable() {
                public void run() {
                	SleepTools.ms(1);
                    System.out.println("Thread_"+Thread.currentThread().getId()
                			+" ready init work step 1st......");
                    latch.countDown();
                    System.out.println("begin step 2nd.......");
                    SleepTools.ms(1);
                    System.out.println("Thread_"+Thread.currentThread().getId()
                			+" ready init work step 2nd......");
                    latch.countDown();
                }
            }).start();
            new Thread(new BusiThread()).start();
            for(int i=0;i<=3;i++){
                Thread thread = new Thread(new InitThread());
                thread.start();
            }
    
            latch.await();
            System.out.println("Main do ites work........");
        }
    }

执行结果：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25hbmRhbzE1OA_size_16_color_FFFFFF_t_70 1][]

**2、CyclicBarrier**

CyclicBarrier  的字面意思是可循环使用（ Cyclic ）的屏障（ Barrier ）。它要做 的事情是，让一组线程到达一个屏障（也可以叫同步点）时被阻塞，直到最后一 个线程到达屏障时，屏障才会开门，所有被屏障拦截的线程才会继续运行。 CyclicBarrier 默认的构造方法是 CyclicBarrier （ int parties ），其参数表示屏障拦截 的线程数量，每个线程调用 await  方法告诉  CyclicBarrier  我已经到达了屏障，然 后当前线程被阻塞。 CyclicBarrier 还提供一个更高级的构造函数  CyclicBarrie （r int parties，Runnable barrierAction），用于在线程到达屏障时，优先执行  barrierAction ，方便处理更复 杂的业务场景。CyclicBarrier  可以用于多线程计算数据，最后合并计算结果的场景。

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25hbmRhbzE1OA_size_16_color_FFFFFF_t_70 2][]

参见代码如 下

import java.util.Map;
    import java.util.concurrent.ConcurrentHashMap;
    import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
    
    /**
     *类说明：演示CyclicBarrier用法,共4个子线程，他们全部完成工作后，交出自己结果，
     *再被统一释放去做自己的事情，而交出的结果被另外的线程拿来拼接字符串
     */
    public class UseCyclicBarrier {
    
        private static CyclicBarrier barrier
                = new CyclicBarrier(4,new CollectThread());
    
        //存放子线程工作结果的容器
        private static ConcurrentHashMap<String,Long> resultMap
                = new ConcurrentHashMap<>();
    
        public static void main(String[] args) {
            for(int i=0;i<4;i++){
                Thread thread = new Thread(new SubThread());
                thread.start();
            }
    
        }
    
        /*汇总的任务*/
        private static class CollectThread implements Runnable{
    
            @Override
            public void run() {
                StringBuilder result = new StringBuilder();
                for(Map.Entry<String,Long> workResult:resultMap.entrySet()){
                	result.append("["+workResult.getValue()+"]");
                }
                System.out.println(" the result = "+ result);
                System.out.println("do other business........");
            }
        }
    
        /*相互等待的子线程*/
        private static class SubThread implements Runnable{
    
            @Override
            public void run() {
            	long id = Thread.currentThread().getId();
                resultMap.put(Thread.currentThread().getId()+"",id);
                try {
                    	Thread.sleep(1000+id);
                    	System.out.println("Thread_"+id+" ....do something ");
                    barrier.await();
                	Thread.sleep(1000+id);
                    System.out.println("Thread_"+id+" ....do its business ");
                    barrier.await();
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
    
            }
        }
    }

结果：

![watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25hbmRhbzE1OA_size_16_color_FFFFFF_t_70 3][]

**3、CountDownLatch**  **和**  **CyclicBarrier**  **辨析**

CountDownLatch  的计数器只能使用一次，而  CyclicBarrier  的计数器可以反复 使用。CountDownLatch.await 一般阻塞工作线程，所有的进行预备工作的线程执行countDown，而  CyclicBarrier  通过工作线程调用  await  从而自行阻塞，直到所有工 作线程达到指定屏障，再大家一起往下走。 在控制多个线程同时运行上，CountDownLatch  可以不限线程数量，而 CyclicBarrier 是固定线程数。 同时，CyclicBarrier  还可以提供一个  barrierAction ，合并多线程计算结果。

到此两种工具类分析完成。

[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25hbmRhbzE1OA_size_16_color_FFFFFF_t_70]: /images/20221120/003ad38ab1d942539faee6aa67d14616.png
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[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25hbmRhbzE1OA_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]: /images/20221120/d53a86e22bd14e89a1e89f2bfeb87dbb.png
[watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L25hbmRhbzE1OA_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]: /images/20221120/7b3bcf8bf8d1461b984796600d3b134c.png