Java中CountDownLatch和CyclicBarrier的使用和比较

发布时间:2021-01-12 发布网站:编程之家
编程之家收集整理的这篇文章主要介绍了Java中CountDownLatch和CyclicBarrier的使用和比较编程之家小编觉得挺不错的,现在分享给大家,也给大家做个参考。

CountDownLatchCyclicBarrier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).

总结

以上是编程之家为你收集整理的Java中CountDownLatch和CyclicBarrier的使用和比较全部内容,希望文章能够帮你解决Java中CountDownLatch和CyclicBarrier的使用和比较所遇到的程序开发问题。

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