CountDownLatch 和 CyclicBarrier：并行处理的利器

2023-12-21 18:04:16

Java 并发编程中的 CountDownLatch 和 CyclicBarrier

在分布式系统中，并行处理至关重要，它使应用程序能够同时执行多个任务，从而提高效率并缩短执行时间。CountDownLatch 和 CyclicBarrier 是 Java 并发编程中的两大关键类，它们提供了协调多个线程执行并实现同步和等待功能的有效机制。

CountDownLatch：等待所有线程完成

CountDownLatch 类确保在所有线程完成其任务之前，主线程不会继续执行。它通过一个 countDown 计数器来实现此目的，当计数器达到 0 时，主线程才被唤醒。

如何使用 CountDownLatch

CountDownLatch latch = new CountDownLatch(5); // 等待5个线程完成

// 创建并启动5个线程
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    new Thread(() -> {
        // 线程任务
        latch.countDown(); // 完成任务后倒数
    }).start();
}

latch.await(); // 主线程等待所有线程完成
// 后续操作

CyclicBarrier：等待所有线程到达特定点

CyclicBarrier 类与 CountDownLatch 类似，但它允许线程在达到特定点时等待彼此。与 CountDownLatch 不同，CyclicBarrier 可以被重置，这意味着它可以在多个等待/释放周期中使用。

如何使用 CyclicBarrier

CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(5); // 等待5个线程到达屏障点

// 创建并启动5个线程
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    new Thread(() -> {
        try {
            barrier.await(); // 在屏障点等待其他线程
            // 执行共同操作
        } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
            // 处理异常
        }
    }).start();
}

对比和选择

CountDownLatch 和 CyclicBarrier 都是用于协调并行执行的工具，但它们有一些关键区别：

CountDownLatch 仅允许线程等待一次，而 CyclicBarrier 可以被重置并重复使用。
CountDownLatch 主要用于确保所有线程完成其任务，而 CyclicBarrier 用于同步线程在特定点上的执行。
CountDownLatch 的计数器可以减到 0 以下，而 CyclicBarrier 的计数器只能减到 0。

在选择使用哪个类时，应考虑具体的需求。如果需要确保所有线程完成任务，则 CountDownLatch 是更好的选择。如果需要同步线程在特定点上的执行，则 CyclicBarrier 可能是更合适的。

实例：对账系统

让我们以一个对账系统为例来说明 CountDownLatch 的使用。在这个系统中，我们需要确保在所有派送单都与电子订单匹配后，再进行对账处理。我们可以使用一个 CountDownLatch 计数器，每个派送单处理完成时递减该计数器。当计数器达到 0 时，对账进程将被唤醒并开始执行。

CountDownLatch 在对账系统中的使用

CountDownLatch latch = new CountDownLatch(派送单数量);

// 创建并启动处理派送单的线程
for (派送单 in 派送单列表) {
    new Thread(() -> {
        // 处理派送单
        latch.countDown(); // 完成任务后倒数
    }).start();
}

latch.await(); // 对账进程等待所有派送单处理完成
// 对账处理

常见问题解答

什么是 ** CountDownLatch？**

CountDownLatch 是一种同步工具，用于等待所有线程完成其任务后，才允许主线程继续执行。
什么是 ** CyclicBarrier？**

CyclicBarrier 是一种同步工具，用于等待所有线程到达特定点后，才允许它们继续执行。它可以被重置，这意味着它可以在多个等待/释放周期中使用。
CountDownLatch 和 CyclicBarrier 有什么区别？

CountDownLatch 仅允许线程等待一次，而 CyclicBarrier 可以被重置并重复使用。CountDownLatch 主要用于确保所有线程完成其任务，而 CyclicBarrier 用于同步线程在特定点上的执行。
什么时候应该使用 CountDownLatch？

当需要确保所有线程完成其任务时，应该使用 CountDownLatch。例如，在需要处理一批任务并等待所有任务完成时。
什么时候应该使用 CyclicBarrier？

当需要同步线程在特定点上的执行时，应该使用 CyclicBarrier。例如，在需要多个线程同时执行某个操作时。