关于CyclicBarrier与CountDownLatch使用场景的探讨

浅浅的花香味﹌ 2023-02-17 01:27 47阅读 0赞

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来源：网络

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**前言**

首先我们先针对于上一节讲的给出一个很重要的区别:

CountDownLatch 很明显是可以不限制等待线程的数量，而会限制 countDown的操作数。

CyclicBarrier 会限制等待线程的数量。

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**实战**

我们来看JDK给我们带来的两种用法:

class Driver { // ...
      void main() throws InterruptedException {
        CountDownLatch startSignal = new CountDownLatch(1);
        CountDownLatch doneSignal = new CountDownLatch(N);
      
        for (int i = 0; i < N; ++i) // create and start threads
          new Thread(new Worker(startSignal, doneSignal)).start();
      
        doSomethingElse();            // don't let run yet <1>
        startSignal.countDown();      // let all threads proceed <2>
        doSomethingElse();            // <3>
        doneSignal.await();           // wait for all to finish <4>
      }
    }
      
    class Worker implements Runnable {
      private final CountDownLatch startSignal;
      private final CountDownLatch doneSignal;
      Worker(CountDownLatch startSignal, CountDownLatch doneSignal) {
        this.startSignal = startSignal;
        this.doneSignal = doneSignal;
      }
      public void run() {
        try {
          startSignal.await(); // <5>
          doWork();
          doneSignal.countDown();
        } catch (InterruptedException ex) {} // return;
      }
      
      void doWork() { ... }
    }}

‍这里其实就是在传达信息，首先，这里定义了一个所传状态值为1的 startSignal和状态值为N的 doneSignal，然后通过for循环起了N个线程执行任务，但是在这些线程执行具体任务之前我主线程里有一波逻辑必须先行(因为有些变量的设定是子线程里共享的东西)，那么，我就可以在其内进行 startSignal.await()的设定，可以看到，我这里N可以是很大的一个数字，这也就是我们上面讲的 CountDownLatch的一个很强的特性的应用。

接着，在我主线程的一波先行逻辑执行完后(请看<1>)，我就可以放行，于是就可以调用<2>处的 startSignal.countDown()，对各个线程进行解除挂起，这里<3>处的代码就和各个子线程里的任务没有什么冲突，也就没什么happen-before这种要求限定了，但我们其他线程就有担心你主线程执行完我任务没完成怎么办，使用sleep？我执行完主线程可能还在等待，这个时间真的不确定，那就在主线程里使用<4>处的代码 doneSignal.await()。

这样，当我各个子线程都结束的时候，我就可以做到主线程在第一时间也可以结束掉省的浪费资源了，这里，有童鞋可能会说主线程里也可以调用XxxThread.join()，但要注意的是，当一个线程调用之后，主线程就休眠了，剩下的join()操作也就无从谈起了，也就是说其他线程结束的时候会调用一下 this.notifyAll但仅针对于这个要结束的线程，所以主线程可能会经历休眠启动，再休眠，再启动，这就浪费性能了。

我们接着看JDK给我们提供的第二个常用使用场景例子:

class Driver2 { // ...
       void main() throws InterruptedException {
        CountDownLatch doneSignal = new CountDownLatch(N);
         Executor e = ...
    
    
         for (int i = 0; i < N; ++i) // create and start threads
           e.execute(new WorkerRunnable(doneSignal, i));
    
    
         doneSignal.await();           // wait for all to finish
       }
     }
    
    
     class WorkerRunnable implements Runnable {
       private final CountDownLatch doneSignal;
       private final int i;
       WorkerRunnable(CountDownLatch doneSignal, int i) {
         this.doneSignal = doneSignal;
         this.i = i;
       }
       public void run() {
         try {
           doWork(i);
           doneSignal.countDown();
        } catch (InterruptedException ex) {} // return;
       }
    
    
       void doWork() { ... }
     }}

‍这里就实现了一个分治算法应用，首先，我们可以将要做的工作进行策略分割，也就是 doWork()方法实现，里面可以根据所传参数进行策略执行，因为任务要放到线程中执行，而且这里还涉及到了一个策略分配，往往，我们的任务在大局上可以很快的进行策略分块操作。

然后，每一个块内我们可以根据情况假如复杂再进行一个forkJoin的一个应用，这里我们无须去考虑那么多，我们通过实现一个 Runnable来适配Thread需求。

这里，为了适应子线程和主线程的等待执行关系，使用了CountDownLatch来实现，通过上一个例子，大家应该很清楚了，主线程传入一个定义的 CountDownLatch对象，子线程调用，在其 Runnable.run方法的最后调用 doneSignal.countDown()。主线程在其最后调用 doneSignal.await()，这都是固定套路，记住就好。

最后，在 doWork()中根据策略得到的任务很复杂的话，就可以使用 forkJoin策略进行二次分治了，这样就可以做到，分模块，有计算型的模块，也有IO型的模块，而且这些模块彼此不影响，每个模块内部的话可能会有共享数据的情况，就需要根据并发的其他知识进行解决了，这里就不多讲了，具体情况具体分析。

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