倒计数器CountDownLatch与循环栅栏CyclicBarrier

1.倒计数器CountDownLatch

这个工具用来控制线程等待,它可以让某一个线程等待,直到倒计数结束,再开始执行。
对于倒计数器,典型的应用就是火箭发射,为了确保万无一失,在火箭点火前需要进行各种检查,检查完毕以后,才会点火。
CountDownLatch的构造函数

public CountDownLatch(int count)

构造函数会传入一个整数count,之后调用CountDownLatch的countDown方法会对cout-1,直到count减到0的时候,调用await方法线程继续执行。

CountDown的方法:
1.await() throws InterruptedException:调用该方法的线程等到构造方法传入的N减到0的时候,才能继续往下执行;
2.await(long timeout, TimeUnit unit):与上面的await方法功能一致,只不过这里有了时间限制,调用该方法的线程等到指定的timeout时间后,不管N是否减至为0,都会继续往下执行;
3.countDown():使CountDownLatch初始值N减1;
4.long getCount():获取当前CountDownLatch维护的值;

public class CountDownDemo implements Runnable {
    static final CountDownLatch end=new CountDownLatch(10);//声明一个CountDownLatch,并初始化次数为10
    static final CountDownDemo demo=new CountDownDemo();
    @Override
    public void run() {
        try {
            Thread.sleep(1000);
            System.out.println(Thread.currentThread().getId()+"准备就绪");
            end.countDown();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        for (int i= 0;i<10;i++){
            Thread thread=new Thread(demo);
            thread.start();
        }
        //等待检查
        end.await();
        //发射火箭
        System.out.println("一切就绪,火箭发射");
    }
}

2.循环栅栏:CyclicBarrier

CyclicBarrier也是一种多线程并发控制的实用工具,和CountDownLatch一样具有等待计数的功能,但是比CountDownLatch的功能更加强大。
为了理解CyclicBarrier,举一个例子。开运动会的时候,有跑步项目,我们来模拟运动员入场时候的情况,假设有6条跑道,在比赛开始的时候,需要6个运动员在比赛开始的时候都站在起点了,裁判员吹哨后才能开始跑步。跑道起点就相当于“barrier”,是临界点,而这6个运动员就类比成线程的话,就是这6个线程都必须到达指定点了,意味着凑齐了一波,然后才能继续执行,否则每个线程都得阻塞等待,直至凑齐一波即可。cyclic是循环的意思,也就是说CyclicBarrier当多个线程凑齐了一波之后,仍然有效,可以继续凑齐下一波。


CyclicBarrier的构造函数:

public CyclicBarrier(int parties,Runnable barrierAction)

barrierAction是倒计数结束后执行的动作
parties是计算器计数
CyclicBarrier的主要方法:

//等到所有的线程都到达指定的临界点
await() throws InterruptedException, BrokenBarrierException 

//与上面的await方法功能基本一致,只不过这里有超时限制,阻塞等待直至到达超时时间为止
await(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException, 
BrokenBarrierException, TimeoutException 

//获取当前有多少个线程阻塞等待在临界点上
int getNumberWaiting()

//用于查询阻塞等待的线程是否被中断
boolean isBroken()

    
//将屏障重置为初始状态。如果当前有线程正在临界点等待的话,将抛出BrokenBarrierException。
void reset()

public class CyclicBarrierDemo {
    //指定必须有6个运动员到达才行
    private static CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(6, () -> {
        System.out.println("所有运动员入场,裁判员一声令下!!!!!");
    });
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("运动员准备进场,全场欢呼............");

        ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(6);
        for (int i = 0; i < 6; i++) {
            service.execute(() -> {
                try {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 运动员,进场");
                    barrier.await();
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "  运动员出发");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } catch (BrokenBarrierException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            });
        }
    }

}


输出结果:
运动员准备进场,全场欢呼............
pool-1-thread-2 运动员,进场
pool-1-thread-1 运动员,进场
pool-1-thread-3 运动员,进场
pool-1-thread-4 运动员,进场
pool-1-thread-5 运动员,进场
pool-1-thread-6 运动员,进场
所有运动员入场,裁判员一声令下!!!!!
pool-1-thread-6  运动员出发
pool-1-thread-1  运动员出发
pool-1-thread-5  运动员出发
pool-1-thread-4  运动员出发
pool-1-thread-3  运动员出发
pool-1-thread-2  运动员出发

3.CountDownLatch与ClclicBarrier比较

1.CountDownLatch一般用于某个线程A等待若干个其他线程执行完任务之后,它才执行;而CyclicBarrier一般用于一组线程互相等待至某个状态,然后这一组线程再同时执行;CountDownLatch强调一个线程等多个线程完成某件事情。CyclicBarrier是多个线程互等,等大家都完成,再携手共进。
2.调用CountDownLatch的countDown方法后,当前线程并不会阻塞,会继续往下执行;而调用CyclicBarrier的await方法,会阻塞当前线程,直到CyclicBarrier指定的线程全部都到达了指定点的时候,才能继续往下执行;
3.CountDownLatch方法比较少,操作比较简单,而CyclicBarrier提供的方法更多,比如能够通过getNumberWaiting(),isBroken()这些方法获取当前多个线程的状态,并且CyclicBarrier的构造方法可以传入barrierAction,指定当所有线程都到达时执行的业务功能;
4.CountDownLatch是不能复用的,而CyclicLatch是可以复用的。

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