learn-tech/专栏/Java并发编程78讲-完/54CyclicBarrier和CountdownLatch有什么异同?.md
2024-10-16 00:20:59 +08:00

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54 CyclicBarrier 和 CountdownLatch 有什么异同?
本课时我们主要介绍 CyclicBarrier 和 CountDownLatch 有什么不同。
CyclicBarrier
作用
CyclicBarrier 和 CountDownLatch 确实有一定的相似性,它们都能阻塞一个或者一组线程,直到某种预定的条件达到之后,这些之前在等待的线程才会统一出发,继续向下执行。正因为它们有这个相似点,你可能会认为它们的作用是完全一样的,其实并不是。
CyclicBarrier 可以构造出一个集结点,当某一个线程执行 await() 的时候,它就会到这个集结点开始等待,等待这个栅栏被撤销。直到预定数量的线程都到了这个集结点之后,这个栅栏就会被撤销,之前等待的线程就在此刻统一出发,继续去执行剩下的任务。
举一个生活中的例子。假设我们班级春游去公园里玩,并且会租借三人自行车,每个人都可以骑,但由于这辆自行车是三人的,所以要凑齐三个人才能骑一辆,而且从公园大门走到自行车驿站需要一段时间。那么我们模拟这个场景,写出如下代码:
public class CyclicBarrierDemo {
public static void main(String[] args) {
CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(3);
for (int i = 0; i < 6; i++) {
new Thread(new Task(i + 1, cyclicBarrier)).start();
}
}
static class Task implements Runnable {
private int id;
private CyclicBarrier cyclicBarrier;
public Task(int id, CyclicBarrier cyclicBarrier) {
this.id = id;
this.cyclicBarrier = cyclicBarrier;
}
@Override
public void run() {
System.out.println("同学" + id + "现在从大门出发前往自行车驿站");
try {
Thread.sleep((long) (Math.random() * 10000));
System.out.println("同学" + id + "到了自行车驿站开始等待其他人到达");
cyclicBarrier.await();
System.out.println("同学" + id + "开始骑车");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (BrokenBarrierException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
在这段代码中可以看到首先建了一个参数为 3 CyclicBarrier参数为 3 的意思是需要等待 3 个线程到达这个集结点才统一放行然后我们又在 for 循环中去开启了 6 个线程每个线程中执行的 Runnable 对象就在下方的 Task 类中直接看到它的 run 方法它首先会打印出同学某某现在从大门出发前往自行车驿站”,然后是一个随机时间的睡眠这就代表着从大门开始步行走到自行车驿站的时间由于每个同学的步行速度不一样所以时间用随机值来模拟
当同学们都到了驿站之后比如某一个同学到了驿站首先会打印出同学某某到了自行车驿站开始等待其他人到达的消息然后去调用 CyclicBarrier await() 方法一旦它调用了这个方法它就会陷入等待直到三个人凑齐才会继续往下执行一旦开始继续往下执行就意味着 3 个同学开始一起骑车了所以打印出某某开始骑车这个语句
接下来我们运行一下这个程序结果如下所示
同学1现在从大门出发前往自行车驿站
同学3现在从大门出发前往自行车驿站
同学2现在从大门出发前往自行车驿站
同学4现在从大门出发前往自行车驿站
同学5现在从大门出发前往自行车驿站
同学6现在从大门出发前往自行车驿站
同学5到了自行车驿站开始等待其他人到达
同学2到了自行车驿站开始等待其他人到达
同学3到了自行车驿站开始等待其他人到达
同学3开始骑车
同学5开始骑车
同学2开始骑车
同学6到了自行车驿站开始等待其他人到达
同学4到了自行车驿站开始等待其他人到达
同学1到了自行车驿站开始等待其他人到达
同学1开始骑车
同学6开始骑车
同学4开始骑车
可以看到 6 个同学纷纷从大门出发走到自行车驿站因为每个人的速度不一样所以会有 3 个同学先到自行车驿站不过在这 3 个先到的同学里面前面 2 个到的都必须等待第 3 个人到齐之后才可以开始骑车后面的同学也一样由于第一辆车已经被骑走了第二辆车依然也要等待 3 个人凑齐才能统一发车
要想实现这件事情如果你不利用 CyclicBarrier 去做的话逻辑可能会非常复杂因为你也不清楚哪个同学先到哪个后到而用了 CyclicBarrier 之后可以非常简洁优雅的实现这个逻辑这就是它的一个非常典型的应用场景
执行动作 barrierAction
public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction) parties 线程到达集结点时继续往下执行前会执行这一次这个动作
接下来我们再介绍一下它的一个额外功能就是执行动作 barrierAction 功能CyclicBarrier 还有一个构造函数是传入两个参数的第一个参数依然是 parties代表需要几个线程到齐第二个参数是一个 Runnable 对象它就是我们下面所要介绍的 barrierAction
当预设数量的线程到达了集结点之后在出发的时候便会执行这里所传入的 Runnable 对象那么假设我们把刚才那个代码的构造函数改成如下这个样子
CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(3, new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("凑齐3人了出发");
}
});
可以看出我们传入了第二个参数它是一个 Runnable 对象在这里传入了这个 Runnable 之后这个任务就会在到齐的时候去打印凑齐3人了出发!”。上面的代码如果改成这个样子则执行结果如下所示
同学1现在从大门出发前往自行车驿站
同学3现在从大门出发前往自行车驿站
同学2现在从大门出发前往自行车驿站
同学4现在从大门出发前往自行车驿站
同学5现在从大门出发前往自行车驿站
同学6现在从大门出发前往自行车驿站
同学2到了自行车驿站开始等待其他人到达
同学4到了自行车驿站开始等待其他人到达
同学6到了自行车驿站开始等待其他人到达
凑齐3人了出发
同学6开始骑车
同学2开始骑车
同学4开始骑车
同学1到了自行车驿站开始等待其他人到达
同学3到了自行车驿站开始等待其他人到达
同学5到了自行车驿站开始等待其他人到达
凑齐3人了出发
同学5开始骑车
同学1开始骑车
同学3开始骑车
可以看出三个人凑齐了一组之后就会打印出凑齐 3 人了出发!”这样的语句该语句恰恰是我们在这边传入 Runnable 所执行的结果
值得注意的是这个语句每个周期只打印一次不是说你有几个线程在等待就打印几次而是说这个任务只在开闸的时候执行一次
CyclicBarrier CountDownLatch 的异同
下面我们来总结一下 CyclicBarrier CountDownLatch 有什么异同
相同点都能阻塞一个或一组线程直到某个预设的条件达成发生再统一出发
但是它们也有很多不同点具体如下
作用对象不同CyclicBarrier 要等固定数量的线程都到达了栅栏位置才能继续执行 CountDownLatch 只需等待数字倒数到 0也就是说 CountDownLatch 作用于事件 CyclicBarrier 作用于线程CountDownLatch 是在调用了 countDown 方法之后把数字倒数减 1 CyclicBarrier 是在某线程开始等待后把计数减 1
可重用性不同CountDownLatch 在倒数到 0 并且触发门闩打开后就不能再次使用了除非新建一个新的实例 CyclicBarrier 可以重复使用在刚才的代码中也可以看出 3 个同学到了之后都能出发并不需要重新新建实例CyclicBarrier 还可以随时调用 reset 方法进行重置如果重置时有线程已经调用了 await 方法并开始等待那么这些线程则会抛出 BrokenBarrierException 异常
执行动作不同CyclicBarrier 有执行动作 barrierAction CountDownLatch 没这个功能
总结
以上就是本课时的内容在本课时中首先介绍了 CyclicBarrier 的作用代码示例和执行动作然后对 CyclicBarrier CountDownLatch 的异同进行了总结