CountDownLatch类 和 CyclicBarrier类 详解与区别

耗尽温柔 提交于 2020-03-04 20:12:13

1. CountDownLatch 类

CountDownLatch 类是用于线程同步的工具,作用:让一个或多个源线程(调用await方法的线程) 必须 等待一个或多个目标线程(调用countDown方法的线程)都执行完成了才能继续执行自己的代码。

注意:

1. 不会妨碍目标线程的执行,但是会阻塞源线程,因为await方法会检测count是为0,如果不是0,就会阻塞,不会继续执行后面的代码。 

2. 它是一次性的,不能重复用,因为count变为0之后,就不会再改变了,只有一个countDown方法去减,没有方法去让count加,所以如果你重复使用的话,不起作用,count永远为0。

3. 当然,你可以在一个线程的run方法里调用多次countDown 方法,多减几个1。

比如一个测评系统,需要测评一个人的优秀值good,good是通过一个计算公式来计算出的,这个公式为good = 身高 + 体重 + 智力 + 情商 + 颜值,那么我们可以创建5个线程A,B,C,D,E,分别去测试出:身高、体重、智力、情商、颜值,要想计算出good,必须等待5个线程都执行完毕,身高、体重、智力、情商、颜值都得到了,才能进一步计算good。 此时CountDownLatch类就有用了。

public class CountDownLatch {
    // 构造方法,初始化计数值
    public CountDownLatch(int count) {
        if (count < 0) throw new IllegalArgumentException("count < 0");
        this.sync = new Sync(count);
    }

    //判断count是否为0,为0才能继续执行下去,否则就一直阻塞
    public void await() throws InterruptedException {
        sync.acquireSharedInterruptibly(1);
    }

    //判断count是否为0,为0才能继续执行下去,否则就一直阻塞,如果阻塞时间超过了unit,就继续执行
    public boolean await(long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException {
        return sync.tryAcquireSharedNanos(1, unit.toNanos(timeout));
    }

    //让count减1
    public void countDown() {
        sync.releaseShared(1);
    }

    //获取count的值
    public long getCount() {
        return sync.getCount();
    }
}

举个例子:

其实这个例子里面不应该将CountDownLatch对象定为静态的(定义为普通的就行),因为不能重复使用,定义为静态的干嘛。

public class Main {
    public static CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(2);
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        MyThread myThread = new MyThread();
        myThread.start();
        MyThread myThread1 = new MyThread();
        myThread1.start();
        countDownLatch.await();
        System.out.println("彻底结束啦");
    }
}

public class MyThread extends Thread {
    @Override
    public void run() {
        super.run();
        System.out.println("当前线程是:" + Thread.currentThread().getName());
        Main.countDownLatch.countDown();
        System.out.println("结束");
    }
}

2. CyclicBarrier类

CyclicBarrier 类也是线程同步工具类,CountDownLatch类能做到的,它都能做到,而且功能更多,作用:仅仅让多个线程同时开始执行。 形象地比喻为栅栏,所有达到栅栏的线程都得停下,只能线程数量达到了规定的数量后,才打开栅栏,让所有线程同时继续运行。

注意:

1. 它不会阻塞源线程,但是它阻塞目标线程。

2. 能够重复使用,就好像count减为0之后,我们能够调用reset方法将count再次重置为初始值。

3. 不用特意调用reset方法去达到循环使用,比如parties是3,直接启动3个线程后,接着直接启动别的线程就行。

public class CyclicBarrier {
    //用于记录同一批线程属于一代
    private static class Generation {
        boolean broken = false; 
    }
    //入口锁,就是要达到栅栏,也得一个一个来吧,不能两个线程同时进行吧,因此要一个锁
    private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    //条件锁,当线程到达栅栏时,锁住它,不让其执行,等线程数量满足条件后,锁打开,线程继续执行
    private final Condition trip = lock.newCondition();
    // 记录栅栏开启所需的线程数,以便重置的时候使用
    private final int parties;
    //线程数量达到要求后,执行的内容
    private final Runnable barrierCommand;
    private Generation generation = new Generation();
    //count类似于CountDownLatch中的count
    private int count;
    //进入下一代了,上一批线程已经处理完了,可以接受下一批了
    private void nextGeneration() {
        trip.signalAll();
        count = parties;
        generation = new Generation();
    }
    //终止栅栏
    private void breakBarrier() {
        generation.broken = true;
        count = parties;
        trip.signalAll();
    }

    //await就是通过dowait实现的
    private int dowait(boolean timed, long nanos)
        throws InterruptedException, BrokenBarrierException,
               TimeoutException {
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            final Generation g = generation;

            if (g.broken)
                throw new BrokenBarrierException();

            if (Thread.interrupted()) {
                breakBarrier();
                throw new InterruptedException();
            }

            int index = --count;
            if (index == 0) {  // tripped
                boolean ranAction = false;
                try {
                    final Runnable command = barrierCommand;
                    if (command != null)
                        command.run();
                    ranAction = true;
                    nextGeneration();
                    return 0;
                } finally {
                    if (!ranAction)
                        breakBarrier();
                }
            }

            // loop until tripped, broken, interrupted, or timed out
            for (;;) {
                try {
                    if (!timed)
                        trip.await();
                    else if (nanos > 0L)
                        nanos = trip.awaitNanos(nanos);
                } catch (InterruptedException ie) {
                    if (g == generation && ! g.broken) {
                        breakBarrier();
                        throw ie;
                    } else {
                        // We're about to finish waiting even if we had not
                        // been interrupted, so this interrupt is deemed to
                        // "belong" to subsequent execution.
                        Thread.currentThread().interrupt();
                    }
                }

                if (g.broken)
                    throw new BrokenBarrierException();

                if (g != generation)
                    return index;

                if (timed && nanos <= 0L) {
                    breakBarrier();
                    throw new TimeoutException();
                }
            }
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    //构造方法,当栅栏被开启时,barrierAction由最后一个到达栅栏的线程执行
    public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) {
        if (parties <= 0) throw new IllegalArgumentException();
        this.parties = parties;
        this.count = parties;
        this.barrierCommand = barrierAction;
    }

    // 构造方法
    public CyclicBarrier(int parties) {
        this(parties, null);
    }

    // 获取打开栅栏所需的线程数量,就是我们初始化时候指定的那个int参数
    public int getParties() {
        return parties;
    }

    // 调用这个方法的线程已经就绪等待了
    public int await() throws InterruptedException, BrokenBarrierException {
        try {
            return dowait(false, 0L);
        } catch (TimeoutException toe) {
            throw new Error(toe); // cannot happen
        }
    }

    // 这个方法是目标线程调用的,表示调用此方法的线程已经就绪等待着,
    // 如果等待时间超过unit,就不等了,直接执行自己的
    public int await(long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException,
               BrokenBarrierException,
               TimeoutException {
        return dowait(true, unit.toNanos(timeout));
    }

    // 判断栅栏是否被破坏
    public boolean isBroken() {
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            return generation.broken;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    // 重置为初始化状态,如果此时有线程在等待,线程会抛出异常
    public void reset() {
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            breakBarrier();   // break the current generation
            nextGeneration(); // start a new generation
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }

    // 获取当前正等待着的(或者说准备就绪了)线程的数量
    public int getNumberWaiting() {
        final ReentrantLock lock = this.lock;
        lock.lock();
        try {
            return parties - count;
        } finally {
            lock.unlock();
        }
    }
}

 

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