countDownLatch &&CyclicBarrier

1.CountDownLatch

1.背景：

• countDownLatch是在java1.5被引入，跟它一起被引入的工具类还有CyclicBarrier、Semaphore、concurrentHashMap和BlockingQueue。
• 存在于java.util.cucurrent包下。

2.概念

• countDownLatch这个类使一个线程等待其他线程各自执行完毕后再执行。
• 是通过一个计数器来实现的，计数器的初始值是线程的数量。每当一个线程执行完毕后，计数器的值就-1，当计数器的值为0时，表示所有线程都执行完毕，然后在闭锁上等待的线程就可以恢复工作了。

3.源码

• countDownLatch类中只提供了一个构造器：

//参数count为计数值
public CountDownLatch(int count) {  };  

• 类中有三个方法是最重要的：

//调用await()方法的线程会被挂起，它会等待直到count值为0才继续执行
public void await() throws InterruptedException { };   
//和await()类似，只不过等待一定的时间后count值还没变为0的话就会继续执行
public boolean await(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException { };  
//将count值减1
public void countDown() { };  

4.示例

普通示例：

public class CountDownLatchTest {

    public static void main(String[] args) {
        final CountDownLatch latch = new CountDownLatch(2);
        System.out.println("主线程开始执行…… ……");
        //第一个子线程执行
        ExecutorService es1 = Executors.newSingleThreadExecutor();
        es1.execute(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    Thread.sleep(3000);
                    System.out.println("子线程："+Thread.currentThread().getName()+"执行");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                latch.countDown();
            }
        });
        es1.shutdown();

        //第二个子线程执行
        ExecutorService es2 = Executors.newSingleThreadExecutor();
        es2.execute(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    Thread.sleep(3000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("子线程："+Thread.currentThread().getName()+"执行");
                latch.countDown();
            }
        });
        es2.shutdown();
        System.out.println("等待两个线程执行完毕…… ……");
        try {
            latch.await();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("两个子线程都执行完毕，继续执行主线程");
    }
}

结果集：

主线程开始执行…… ……
等待两个线程执行完毕…… ……
子线程：pool-1-thread-1执行
子线程：pool-2-thread-1执行
两个子线程都执行完毕，继续执行主线程

模拟并发示例：

public class Parallellimit {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService pool = Executors.newCachedThreadPool();
        CountDownLatch cdl = new CountDownLatch(100);
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            CountRunnable runnable = new CountRunnable(cdl);
            pool.execute(runnable);
        }
    }
}

 class CountRunnable implements Runnable {
    private CountDownLatch countDownLatch;
    public CountRunnable(CountDownLatch countDownLatch) {
        this.countDownLatch = countDownLatch;
    }
    @Override
    public void run() {
        try {
            synchronized (countDownLatch) {
                /*** 每次减少一个容量*/
                countDownLatch.countDown();
                System.out.println("thread counts = " + (countDownLatch.getCount()));
            }
            countDownLatch.await();
            System.out.println("concurrency counts = " + (100 - countDownLatch.getCount()));
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

*CountDownLatch和CyclicBarrier区别：
1.countDownLatch是一个计数器，线程完成一个记录一个，计数器递减，只能只用一次
2.CyclicBarrier的计数器更像一个阀门，需要所有线程都到达，然后继续执行，计数器递增，提供reset功能，可以多次使用

CyclicBarrier的计数器由自己控制，而CountDownLatch的计数器则由使用者来控制，在CyclicBarrier中线程调用await方法不仅会将自己阻塞还会将计数器减1，而在CountDownLatch中线程调用await方法只是将自己阻塞而不会减少计数器的值。

另外，CountDownLatch只能拦截一轮，而CyclicBarrier可以实现循环拦截。一般来说用CyclicBarrier可以实现CountDownLatch的功能，而反之则不能，例如上面的赛马程序就只能使用CyclicBarrier来实现。总之，这两个类的异同点大致如此，至于何时使用CyclicBarrier，何时使用CountDownLatch，还需要读者自己去拿捏。

除此之外，CyclicBarrier还提供了：resert()、getNumberWaiting()、isBroken()等比较有用的方法。

作者：指尖架构141319
链接：https://www.jianshu.com/p/e233bb37d2e6
来源：简书
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CyclicBarrier:https://blog.csdn.net/qq_39241239/article/details/87030142

在CyclicBarrier类的内部有一个计数器，每个线程在到达屏障点的时候都会调用await方法将自己阻塞，此时计数器会减1，当计数器减为0的时候所有因调用await方法而被阻塞的线程将被唤醒。这就是实现一组线程相互等待的原理，

 

例子：

class Horse implements Runnable {
  
  private static int counter = 0;
  private final int id = counter++;
  private int strides = 0;
  private static Random rand = new Random(47);
  private static CyclicBarrier barrier;
  
  public Horse(CyclicBarrier b) { barrier = b; }
  
  @Override
  public void run() {
    try {
      while(!Thread.interrupted()) {
        synchronized(this) {
          //赛马每次随机跑几步
          strides += rand.nextInt(3);
        }
        barrier.await();
      }
    } catch(Exception e) {
      e.printStackTrace();
    }
  }
  
  public String tracks() {
    StringBuilder s = new StringBuilder();
    for(int i = 0; i < getStrides(); i++) {
      s.append("*");
    }
    s.append(id);
    return s.toString();
  }
  
  public synchronized int getStrides() { return strides; }
  public String toString() { return "Horse " + id + " "; }
  
}
 
public class HorseRace implements Runnable {
  
  private static final int FINISH_LINE = 75;
  private static List<Horse> horses = new ArrayList<Horse>();
  private static ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();
  
  @Override
  public void run() {
    StringBuilder s = new StringBuilder();
    //打印赛道边界
    for(int i = 0; i < FINISH_LINE; i++) {
      s.append("=");
    }
    System.out.println(s);
    //打印赛马轨迹
    for(Horse horse : horses) {
      System.out.println(horse.tracks());
    }
    //判断是否结束
    for(Horse horse : horses) {
      if(horse.getStrides() >= FINISH_LINE) {
        System.out.println(horse + "won!");
        exec.shutdownNow();
        return;
      }
    }
    //休息指定时间再到下一轮
    try {
      TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(200);
    } catch(InterruptedException e) {
      System.out.println("barrier-action sleep interrupted");
    }
  }
  
  public static void main(String[] args) {
    CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(7, new HorseRace());
    for(int i = 0; i < 7; i++) {
      Horse horse = new Horse(barrier);
      horses.add(horse);
      exec.execute(horse);
    }
  }
  
}

该赛马程序主要是通过在控制台不停的打印各赛马的当前轨迹，以此达到动态显示的效果。整场比赛有多个轮次，每一轮次各个赛马都会随机走上几步然后调用await方法进行等待，当所有赛马走完一轮的时候将会执行任务将所有赛马的当前轨迹打印到控制台上。这样每一轮下来各赛马的轨迹都在不停的增长，当其中某个赛马的轨迹最先增长到指定的值的时候将会结束整场比赛，该赛马成为整场比赛的胜利者！