CountDownLatch&CyclicBarrier

简介: CountDownLatch&CyclicBarrier

CountDownLatchCyclicBarrier作为juc工具包下的同步控制工具类,在我们工作中频繁使用。它们的功能具有相似之处,同时也有一定的区别。本文我们结合具体代码实例对两者的使用与差异进行分析。

image.png

CountDownLatch可以看作一个计数器,并且这个计数器的操作是原子操作,同时只能有一个线程去操作这个计数器,也就是同时只能有一个线程去减这个计数器里面的值。

先看一下常用的几个重要方法,首先看构造方法

CountDownLatch countDownLatch=new CountDownLatch(count);

构造器中传入的countint类型,这个计数器的初始值就是需要等待的线程数量。这个值只能被设置一次,并且CountDownLatch不提供任何方法去修改或重置这个值。

countDown方法:

countDownLatch.countDown();

每当一个线程完成了自己的任务后,调用该方法,计数器的值减1。当计数器的值为0时,表示所有线程都已经完成了任务,然后在锁上等待的线程就可以恢复执行任务。

await方法:

countDownLatch.await();

一般主线程在启动其他线程后调用该方法,这样主线程的操作就会在这个方法上阻塞,直到其他线程完成各自的任务。一般而言,与CountDownLatch的第一次交互就是在这里,主线程等待其他线程。

下面以一个例子来看一下具体的使用:假设我们通过第三方机构查询机票,第三方会分别去统计各个航空公司的现存票数,查询全部完成后再返回结果。主线程:

public class CountDownDemo {
    private static List<String> company= Arrays.asList("山航","东航","青航");
    private static List<String> flightList=new ArrayList<>();
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        CountDownLatch countDownLatch=new CountDownLatch(company.size());
        for (int i = 0; i < company.size(); i++) {
            String name=company.get(i);
            QueryThread queryThread=new QueryThread(countDownLatch,flightList,name);
            new Thread(queryThread).start();
        }
        countDownLatch.await();
        System.out.println("===查询结束===");
        flightList.forEach(System.out::println);
    }
}

查询线程:

public class QueryThread implements Runnable{
    private CountDownLatch countDownLatch;
    private List<String> fightList=new ArrayList<>();
    private String name;
    public QueryThread(CountDownLatch countDownLatch,List<String> fightList, String name) {
        this.countDownLatch = countDownLatch;
        this.fightList=fightList;
        this.name = name;
    }
    @Override
    public void run() {
        int val=new Random().nextInt(10);
        try {
            System.out.printf("%s开始查询!\n",name);
            TimeUnit.SECONDS.sleep(val);
            fightList.add(name+"票数:"+val);
            System.out.printf("%s查询成功!\n",name);
            countDownLatch.countDown();
        }catch (Exception e){
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

执行代码:

image.png

从执行结果可以看出,在3个查询线程均完成查询后,唤醒主线程,返回了最终数据。

通过这个例子,我们可以得出,如果一个接口依赖了多个第三方服务或外部接口,那么如果串行调用的话执行时间必然很长,这时候就可以使用CountDownLatch进行并行调用,这一点的思路也比较像使用消息队列对上下游系统进行解耦的过程。

image.png

CyclicBarrier可以被翻译为“循环栅栏,通过它可以实现让一组线程等待至某个状态之后再同步执行。“循环”这一点体现在当所有的等待线程都被释放后,CyclicBarrier可以被重用。

执行的基本原理是,当线程调用了CyclicBarrierawait()方法后,就会处于一个barrier的状态,也就是遇到了一个屏障。如果所有线程都执行到这个状态,那么这个屏障就会打开,使所有线程继续向下执行。

先看一下常用的几个重要方法,首先看构造方法

CyclicBarrier barrier=new CyclicBarrier(parties);

这里的parties就是参与线程的个数。

await()方法:

barrier.await();

线程调用该方法表示自己已经到达栅栏。

以5名选手进行赛跑为例,这个过程必须要等到所有运动员到达起跑线才开始正式比赛,正好符合CyclicBarrier的思想。

public class CyclicBarrierDemo {
    public static void main(String[] args) {
        CyclicBarrier barrier=new CyclicBarrier(5);
        Thread[] player=new Thread[5];
        for (int i = 0; i <5 ; i++) {
            player[i]=new Thread(()->{
                try {
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(new Random().nextInt(10));
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" is ready");
                    barrier.await();
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" start running");
            },"player["+i+"]");
            player[i].start();
        }
    }
}

执行代码:

image.png

从执行结果可以看出,在5个线程都执行完await方法后,继续各自执行之后的代码。

image.png

CountDownLatchCyclicBarrier都有让多个线程等待同步然后再开始下一步动作的意思,但他们还是存在以下几点区别:

CountDownLatch需要线程自己调用countDown()方法减少一个计数,然后等所有完成后调用await()方法;而CyclicBarrier则直接调用await()方法等待即可

CountDownLatch对应数值减一;CyclicBarrier对应数值加一

CountDownLatch更倾向于多个线程合作的情况,等所有东西都准备好了,等待的阻塞线程就自动执行;而CyclicBarrier则是所有线程都在一个地方阻塞,等到所有线程就绪,一起执行

CountDownLatch的下一步的动作的执行者是主线程;而CyclicBarrier的下一步动作的执行者还是各个子线程

CountDownLatch具有不可重复性;CyclicBarrier具有往复多次实施动作的特点,可以循环使用

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