[译转]Java CyclicBarrier与CountDownLatch

原文:Java CyclicBarrier与CountDownLatch

1.简介

在本教程中，我们将比较 CyclicBarrier 和 CountDownLatch并尝试了解两者之间的异同。

2.这些是什么？

当涉及到并发时，将每个对象要完成的概念概念化可能是一个挑战。

首先，CountDownLatch和CyclicBarrier都用于管理多线程应用程序。

而且，它们都旨在表示给定线程或线程组应如何等待。

2.1。 CountDownLatch（自减门闩）

一个 CountDownLatch 是一个结构，一个线程等待其他线程 倒计时门闩直至为零。

我们可以将其想象为正在准备的餐厅的一道菜。无论由哪个厨师准备 n种 食物，服务员都必须等到所有食物都放在盘子上。如果一个盘子可 容纳n个 物品，那么任何厨师都会 在他放在盘子上的一个物品的同时对倒计时门闩减一操作。

2.2。 CyclicBarrier（循环阻障）

甲 的CyclicBarrier 是可重复使用的构建体，其中一组线程等待在一起，直到所有线程 到达。在这一点上，所述屏障破裂，一个 动作可任选地服用。

我们可以将其视为一群朋友。每当他们计划在餐厅用餐时，他们都会决定可以见面的共同点。他们在那儿等着 ，只有每个人到了，他们才能一起去餐厅吃饭。

2.3。进一步阅读

有关每个单独组件的更多详细信息，请分别参考我们之前关于CountDownLatch 和CyclicBarrier的教程  。

3.任务与线程

让我们更深入地研究这两个类之间的一些语义差异。

如定义中所述，CyclicBarrier允许多个线程互相等待，而CountDownLatch允许一个或多个线程等待许多任务完成。

简而言之，CyclicBarrier维护线程数，而CountDownLatch维护任务数。

在下面的代码中，我们定义了一个计数为2的CountDownLatch。接下来，我们从单个线程两次调用 countDown（）：

CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(2);
Thread t = new Thread(() -> {
    countDownLatch.countDown();
    countDownLatch.countDown();
});
t.start();
countDownLatch.await();

assertEquals(0, countDownLatch.getCount());

一旦锁存器达到零，等待 调用就会返回。

请注意，在这种情况下，我们能够使同一线程将计数减少两次。

但是，CyclicBarrier在这一点上有所不同。

与上面的示例类似，我们创建一个CyclicBarrier，它的计数再次为2，并在同一线程上调用await（）两次：

CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(2);
Thread t = new Thread(() -> {
    try {
        cyclicBarrier.await();
        cyclicBarrier.await();    
    } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
        // error handling
    }
});
t.start();

assertEquals(1, cyclicBarrier.getNumberWaiting());
assertFalse(cyclicBarrier.isBroken());

这里的第一个区别是正在等待的线程就是barrier（障碍）本身。

其次，更重要的是，第二个await（） 是无用的。单个线程无法对Barrier（障碍）做两次自减。

确实，因为 t必须 等待另一个线程调用 await（） 才能使计数增加到2，所以t的第二次对await（）的 调用实际上不会被调用，直到屏障已经被打破！

在我们的测试中，没有越过障碍，因为我们只有一个线程在等待，而没有两个线程将使障碍被触发。从CyclicBarrier.isBroken（）方法也很明显，该方法返回false。

4.可重用性

这两个类别之间第二个最明显的区别是可重用性。详细地说，当屏障在CyclicBarrier中跳闸时 ，计数将重置为其原始值。 CountDownLatch是不同的，因为计数永远不会重置。

在给定的代码中，我们定义了一个CountCount为7的CountDownLatch，并通过20个不同的调用对其进行计数：

CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(7);
ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(20);
for (int i = 0; i < 20; i++) {
    es.execute(() -> {
        long prevValue = countDownLatch.getCount();
        countDownLatch.countDown();
        if (countDownLatch.getCount() != prevValue) {
            outputScraper.add("Count Updated");
        }
    }); 
} 
es.shutdown();

assertTrue(outputScraper.size() <= 7);

我们观察到，即使有20个不同的线程调用 countDown（），计数一旦达到零也不会重置。

与上面的示例类似，我们定义一个Countic 7的CyclicBarrier 并从20个不同的线程中等待它：

CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(7);

ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(20);
for (int i = 0; i < 20; i++) {
    es.execute(() -> {
        try {
            if (cyclicBarrier.getNumberWaiting() <= 0) {
                outputScraper.add("Count Updated");
            }
            cyclicBarrier.await();
        } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
            // error handling
        }
    });
}
es.shutdown();

assertTrue(outputScraper.size() > 7);

在这种情况下，我们观察到每次运行新线程时该值都会减小，一旦达到零，就会重置为原始值。

5.结论

总而言之，  CyclicBarrier和CountDownLatch 都是在多个线程之间进行同步的有用工具。但是，它们在功能上根本不同。在确定最适合该工作时，请仔细考虑每个因素。

像往常一样，所有讨论的示例都可以在Github上访问。

其他相关讨论：

Java concurrency: Countdown latch vs Cyclic barrier

CountDownLatch与CyclicBarrier