通俗易懂地聊 Java 线程同步（三）CountDownLatch、CyclicBarrier 如何使用

CountDownLatch

CountDownLatch 是一个线程同步东西，能够协调多个线程的同步。能够使当时线程等候其他一个或多个线程履行结束后主动康复履行。它相当所以一个计数器，初始化时指定需求履行的线程数量，每个线程结束之后计数器 -1,到计数器为 0时，在康复此前堵塞的线程。在一些场景如果不借助这种东西，代码可能便不那么「高雅」。

举个例子

有这样一个需求，需求在两个线程处理数据，在组合两个成果之后处理后续逻辑，如果不必 CountDownLatch，可能会这样写：

public class ThreadTest7 {
  volatile int seq = 0;
  public static void main(String[] args) {
    ThreadTest7 test7 = new ThreadTest7();
    new SomethingProcessor("thread1", value -> {
      test7.seq++;
      System.out.println("callback:" + value);
      test7.tryDoSomethingElse();
    }).start();
    new SomethingProcessor("thread2", value -> {
      test7.seq++;
      System.out.println("callback:" + value);
      test7.tryDoSomethingElse();
    }).start();
  }
  private void tryDoSomethingElse(){
    if(seq == 2){
      System.out.println("Doing something!");
    }
  }
}
class SomethingProcessor extends Thread{
  private String name;
  private ProcessorCallback callback;
  SomethingProcessor(String name,ProcessorCallback callback){
    this.name = name;
    this.callback = callback;
  }
  @Override
  public void run() {
    try {
      Thread.sleep((long) (1000 * Math.random()));
    } catch (InterruptedException e) {
      throw new RuntimeException(e);
    }
    callback.onCallback(name + "Fake processor!");
  }
  interface ProcessorCallback{
    void onCallback(String value);
  }
}
=========================================================
callback:thread1Fake processor!
callback:thread2Fake processor!
Doing something!

这样的代码应该也并不少见，业务逻辑是需求两个线程都处理结束之后再组合处理之后的逻辑。而处理使命的两个线程相互不通讯，无法知道其他线程的状况，所以两个线程都需求去调用后续办法，在这个办法内回去判断是不是一切线程都履行结束，如果是则继续，不是则 retrun。

代码看起来没问题，功能也ok，不过不太「美观」。现在只要两个线程，所以你需求履行两次 tryDoSomethingElse(),那如果是十个八个线程呢？是不是感觉就头疼了？而且费事的是，如果调用 tryDoSomethingElse() 就意味着你的业务线程需求耦合其他逻辑，这便增加了代码耦合度，背离了咱们代码架构的准则。

如果这时候，你用 CountDownLatch ,则能够更「漂亮」地解决问题，来看下怎么改造：

public class ThreadTest7 {
  public static void main(String[] args) {
    CountDownLatch latch = new CountDownLatch(2);
    ThreadTest7 test7 = new ThreadTest7();
    new SomethingProcessor("thread1", value -> {
      System.out.println("callback:" + value);
    }, latch).start();
    new SomethingProcessor("thread2", value -> {
      System.out.println("callback:" + value);
    }, latch).start();
    try {
      latch.await();
    } catch (InterruptedException e) {
      throw new RuntimeException(e);
    }
    test7.doSomethingElse();
  }
  private void doSomethingElse() {
    System.out.println("Doing something!");
  }
}
class SomethingProcessor extends Thread {
  private String name;
  private ProcessorCallback callback;
  private CountDownLatch countDownLatch;
  SomethingProcessor(String name, ProcessorCallback callback, CountDownLatch latch) {
    this.name = name;
    this.callback = callback;
    countDownLatch = latch;
  }
  @Override
  public void run() {
    try {
      Thread.sleep((long) (1000 * Math.random()));
    } catch (InterruptedException e) {
      throw new RuntimeException(e);
    }
    callback.onCallback(name + "Fake processor!");
    countDownLatch.countDown();
  }
  interface ProcessorCallback {
    void onCallback(String value);
  }
}

能够看到，咱们去掉了计数器 seq ,声明一个 CounDownLatch(2) 注入到子线程。这样，在子线程的回调中就不需求去管后续操作是什么，需求尝试调用什么办法了。只要两个线程没有履行完，则主线程会被堵塞，待子线程悉数履行结束之后便主动康复履行。这样咱们是不是就将业务线程与主线程的逻辑解耦了？

怎么运用

CountDownLatch 的运用十分简单，这个类只要 300+ 行代码，只要 4 个 public 的办法，咱们能够自己阅读下。运用时先通过结构办法声明需求履行的子线程数量 CountDownLatch(int count)，主要运用的办法有两个 await() 和 countDown():

• await()，会堵塞当时线程，直到 latch「计数器」 的数量为 0 时才康复
• countDown()，每次调用 latch「计数器」 数量会减 1 ，当 latch 数量为 0 时会唤醒此前堵塞的线程

在需求等候其他线程 finish 的当地调用 await()，在子线程履行结束时调用 countDown() ,就能够了。

运用场景

CountDownLatch 的工作流程是当时线程等候，直到其他线程（使命）履行结束之后才回复。所以，有两个运用场景比较典型：

• 大型 App 主页展现：App 主页需求展现多个服务内容， 如广告、商品、电影等等，它们不太可能在同一个服务里，所以需求有多个异步请求，在一切请求处理完成之后再展现。
• 初始化：在运用某些才干时，需求初始化多个服务，在都初始化完成后再继续业务处理。

CyclicBarrier

字面意思循环栅栏或叫循环屏障，通过它能够完成让一组线程等候至某个状况之后再悉数一起履行。叫做循环是因为当一切等候线程都被释放以后，CyclicBarrier 能够被重用。咱们暂时把这个状况就叫做barrier，当调用await()办法之后，线程就处于barrier了。

主要办法：

public CyclicBarrier(int parties, Runnable barrierAction)

另外还有个单参数的结构函数，就相当于此处的 barrierAction 为空，这儿就不另外列了。parties 就是需求让多少个线程（使命）等候至 barrier 状况。barrierAction 是在一切线程都抵达 barrier 状况后，会优先履行「在被堵塞的线程之前」的内容。

public int await()

此办法用来挂起当时线程，直至一切线程都抵达barrier状况再一起康复履行后续使命

运用场景

比如，有一款游戏，就相似 PUBG 吧，能够创建房间，在房间到达四人且预备后开端游戏。或许跑步吧，100米竞赛赛场有八个赛道，需求等候每个赛道的运动员都预备好才干开端竞赛。咱们来用 CyclicBarrier 完成这样的需求。

public static void main(String[] args) {
  final CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(4,()->{
    System.out.println("一切玩家预备结束，能够开端游戏了，开端前预备！");
  });
  for (int i = 0; i < 4; i++) {
    new Thread("玩家「"+i+"」"){
      @Override
      public void run() {
        try {
          System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "正在预备");
          Thread.sleep((long) (1000 * Math.random()));
          System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "预备好了");
          cyclicBarrier.await();
          System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "开端玩！");
        } catch (InterruptedException e) {
          e.printStackTrace();
        } catch (BrokenBarrierException e) {
          e.printStackTrace();
        }
      }
    }.start();
  }
}
============================================================================
玩家「0」正在预备
玩家「3」正在预备
玩家「1」正在预备
玩家「2」正在预备
玩家「1」预备好了
玩家「3」预备好了
玩家「2」预备好了
玩家「0」预备好了
一切玩家预备结束，能够开端游戏了，开端前预备！
玩家「0」开端玩！
玩家「1」开端玩！
玩家「3」开端玩！
玩家「2」开端玩！

await()就相当于玩家在游戏界面内点了「预备」按钮，表明现已预备好了「即抵达Barrier」。使命线程不知道其他线程状况，只能奉告 CyclicBarrier「房主」我现已预备好了。当一切人都预备好了后，房主便能够先完成游戏开端前的预备工作再通知一切玩家，能够开端游戏了。

CountDownLatch 与 CyclicBarrier 的差异

• 它们都是用来控制一个或多个线程与一组线程之间的同步东西
• CountDownLatch 的状况无法重置，它的计数器在被归0后无法再康复。CyclicBarrier 则提供了 reset 办法去重置状况，它能够被重复运用。
• 运用场景不太相同，CountDownLatch 是在计数器归 0 之后去康复之前被堵塞的线程，只康复这一个。而 CycliBarrier 是在 parties 线程数都抵达栅栏「调用await()」后去康复一切此前被堵塞的线程。康复的线程数量是 parties个。

最后

关于CounDownLatch、CyclicBarrier的运用就跟咱们聊这些，期望对咱们会有协助，也欢迎咱们多多沟通，谢谢！