CountDownLatch和CyclicBarrier同为Java1.5开始引入的,应用于多线程编程中的一种工具,二者用途十分相近,十分容易混淆。
CountDownLatch
CountDownLatch用来使一个线程等待其他N个线程执行完毕之后,在执行。在其他N个线程没有执行结束(调用countDown())之前一直阻塞。其他的N个线程各执行完毕之后各自退出。
例如,老王开了一家夜市店,不断有客人来吃饭,他必须等所有客人吃完饭之后他才能打烊。第一个客人走了,边直接走了,跟第二个客人走不走无关。第二个客人吃完也就自己走了,只有老板一个人在等着所有客人吃完离开,如果过了很晚之后客人还没走(超时了),则强制打烊,代码示例如下:
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class CountDownLatchTest {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
final CountDownLatch latch=new CountDownLatch(2);
Thread t1=new Thread(){
public void run(){
try {
System.out.println("第1桌客人进来吃饭...");
Thread.sleep(2000);//模拟任务耗时
System.out.println("第1桌客人进来吃完了...");
latch.countDown();
} catch (InterruptedException e) {
}
}
};
Thread t2=new Thread(){
public void run(){
try {
System.out.println("第2桌客人进来吃饭...");
Thread.sleep(3000);//模拟任务耗时
System.out.println("第2桌客人进来吃完了...");
latch.countDown();
} catch (InterruptedException e) {
}
}
};
Thread t3=new Thread(){
public void run(){
try {
System.out.println("我是店主:饭店正在营业,等客人吃完饭之后再打烊...");
latch.await(15, TimeUnit.SECONDS);
System.out.println("我是店主:你们已经吃完了,现在该我来收尾工作,然后打烊了...");
} catch (InterruptedException e) {
}
}
};
t3.start();
t1.start();
t2.start();
}
}
- 运行结果
第1桌客人进来吃饭...
我是店主:饭店正在营业,等客人吃完饭之后再打烊...
第2桌客人进来吃饭...
第1桌客人进来吃完了...
第2桌客人进来吃完了...
我是店主:你们已经吃完了,现在该我来收尾工作,然后打烊了...
这里启用了3个现场模拟,其中t3是那个等待线程,t3调用latch.await(15, TimeUnit.SECONDS); 之后便开始阻塞,等着t1,t2给信号,根据构造方法的定义CountDownLatch(2) 这里他需要等待的计数为2,t1,t2在执行完毕之后分别调用一次countDown(),而后t3便可以开始执行。假设这里t2调用sleep的时间为20秒,那么t3在等不到t2的countDown() 信号的情况下,会因为到达设置的15秒超时而强制打烊。
CyclicBarrier
CyclicBarrier的作用就是使多个线程达到同一个屏障然后才能继续后续工作。在这个过程中,各个线程是互相等待。大家都到达同一个屏障之后才能继续下一步的工作。
例如,朋友一起聚餐,大家提议要干杯。有人动作快,有人动作慢,动作快的人酒杯已经举起来了,然后就这么举着,等大家陆陆续续的都把杯子酒倒满,陆陆续续的举起来,最终当大家都举起来了之后,一起大喊:干!然后就各自喝了起来。这里的屏障就是大家都把杯子举起来的那一刻,那么在这之前,所有人都是阻塞的状态都在互相做自己的事情,只有当所有人都完成举杯,到达了这个一致的屏障,大家便可以喊:干杯了。代码示例如下:
import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
public class CycleBarrierTest {
public static void main(String[] args) {
final CyclicBarrier cb=new CyclicBarrier(3);
Thread t1=new Thread(){
public void run(){
try {
Thread.sleep(2000);
System.out.println("张三说:我的杯子已经端起来了");
cb.await();
System.out.println("张三说:干!");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (BrokenBarrierException e) {
e.printStackTrace();
}
}
};
Thread t2=new Thread(){
public void run(){
try {
Thread.sleep(3000);
System.out.println("李四说:我的杯子已经端起来了");
cb.await();
System.out.println("李四说:干!");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (BrokenBarrierException e) {
e.printStackTrace();
}
}
};
Thread t3=new Thread(){
public void run(){
try {
Thread.sleep(1000);
System.out.println("王五说:我的杯子已经端起来了");
cb.await();
System.out.println("王五说:干!");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (BrokenBarrierException e) {
e.printStackTrace();
}
}
};
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
- 运行结果
王五说:我的杯子已经端起来了
张三说:我的杯子已经端起来了
李四说:我的杯子已经端起来了
李四说:干!
王五说:干!
张三说:干!
从运行的结果顺序看出,王五先把杯子举起来了并没有向下执行,打印“干”。而是大家都举起来之后,一起说出了“干”。这边是CyclicBarrier的效果。
这里从够赞函数CyclicBarrier(3)看出初始化计数为3,需要等待三个计数,只有有一个计数没达到那么会一直阻塞下去,如果这里把3改成4,会发现程序没法执行结束而是一直阻塞。
总结
上面两个示例主要展示了,CyclicBarrier和CountDownLatch的用法以及,CyclicBarrier场景下所有线程都在等待彼此达到共同屏障,而CountDownLatch中是一个线程阻塞着等待其他线程的信号。
二者还有一个最大的区别便是:CyclicBarrier可以重用,而CountDownLatch不行。CyclicBarrier中有个reset方法,如下:
返回值类型 | 方法名 | 方法描述 |
---|---|---|
void | reset() | Resets the barrier to its initial state. |
这个reset()方法的作用就是重置barrier到它的初始化状态。
CountDownLatch适用于一次性的事件,例如应用程序/模块 启动的时候。CyclicBarrier更适用于那种复发的事件场景。例如,输入数据不断改变时的事实计算。
join()方法有话要说
假设我们新建一个类,并在main函数中启动一个线程t1,然后调用t1.join().那么这个t1.join()方法就会是当前线程等待t1线程,直到t1线程执行结束。看到CountDownLatch,CyclicBarrier的作用之后,不禁要问,join方法也是促使线程等待的。那么join和上面说的二者又有什么区别呢?
CountDownLatch/CyclicBarrier并不要求所有工作线程执行结束,只要应用程序还在运行这些线程可以一直运行下去,也就是说“某一个工作”可以执行多次。此外,如果我们有N个任务,有M个线程,(N大于M)某线程可以执行多次任务,直到他们公共的Barrier N达到0。这个例子可以看出,CountDownLatch/CyclicBarrier更适用于让M个线程来共同完成一项工作的N个任务。
同时,在使用join()的时候,主线程需要在持有其他线程的引用的情况下,并调用join()方法。如果需要join的线程比较多,那么主线程就需要只有多个线程的引用(this is a bit dirty)。而在使用CountDownLatch/CyclicBarrier的时候,多个线程共享一个实例。(this is clear).