Java并发中同步计数器-countdowlatch 和 cyclicbarrier 的内部原理和用法
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- 时间:2020-03-16 21:46
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Java并发计数器三部曲
第一篇《Java并发中同步计数器-countdowlatch 和 cyclicbarrier 的内部原理和用法》
第二篇《CountDownLatch 源码解析—— await()》
第三篇《CountDownLatch 源码解析—— countDown()》
countdowlatch 和 cyclicbarrier 的内部原理和用法
例子
1.CountDownLatch减计数,CyclicBarrier加计数。
2.CountDownLatch是一次性的,CyclicBarrier可以重用。
1、CountDownLatch
一个非常典型的应用场景是:有一个任务想要往下执行,但必须要等到其他的任务执行完毕后才可以继续往下执行。假如我们这个想要继续往下执行的任务调用一个CountDownLatch对象的await()方法,其他的任务执行完自己的任务后调用同一个CountDownLatch对象上的countDown()方法,这个调用await()方法的任务将一直阻塞等待,直到这个CountDownLatch对象的计数值减到0为止。
用法:用给定的计数初始化CountDownLath。调用countDown()方法计数减 1,在计数被减到 0之前,调用await方法会一直阻塞。减为 0之后,则会迅速释放所有阻塞等待的线程,并且调用await操作会立即返回。
ps:CountDownLath计数无法被重置,如果需要重置计数,请考虑使用CyclicBarrier.
有五个人,一个裁判。这五个人同时跑,裁判开始计时,五个人都到终点了,裁判喊停,然后统计这五个人从开始跑到最后一个撞线用了多长时间。
import java.util.concurrent.CountDownLatch; public class Race { public static void main(String[] args) { final int num = 5; final CountDownLatch begin = new CountDownLatch(1); final CountDownLatch end = new CountDownLatch(num); for (int i = 0; i < num; i++) { new Thread(new AWorker(i, begin, end)).start(); } // judge prepare... try { Thread.sleep((long) (Math.random() * 5000)); } catch (InterruptedException e1) { e1.printStackTrace(); } System.out.println("judge say : run !"); begin.countDown(); long startTime = System.currentTimeMillis(); try { end.await(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } finally { long endTime = System.currentTimeMillis(); System.out.println("judge say : all arrived !"); System.out.println("spend time: " + (endTime - startTime)); } } } class AWorker implements Runnable { final CountDownLatch begin; final CountDownLatch end; final int id; public AWorker(final int id, final CountDownLatch begin, final CountDownLatch end) { this.id = id; this.begin = begin; this.end = end; } @Override public void run() { try { System.out.println(this.id + " ready !"); begin.await(); // run... Thread.sleep((long) (Math.random() * 10000)); } catch (Throwable e) { e.printStackTrace(); } finally { System.out.println(this.id + " arrived !"); end.countDown(); } } }
输出:
ready ! ready ! ready ! ready ! judge say : run ! arrived ! arrived ! arrived ! arrived ! arrived ! judge say : all arrived ! spend time: 9636
CountDownLatch强调的是一个线程(或多个)需要等待另外的n个线程干完某件事情之后才能继续执行。 上述例子,main线程是裁判,5个AWorker是跑步的。运动员先准备,裁判喊跑,运动员才开始跑(这是第一次同步,对应begin)。5个人谁跑到终点了,countdown一下,直到5个人全部到达,裁判喊停(这是第二次同步,对应end),然后算时间。
2、使用cyclicbarrier
定义:是一个同步辅助类,它允许一组线程互相等待,直到到达某个公共的屏障点,所有线程一起继续执行或者返回。一个特性就是CyclicBarrier支持一个可选的Runnable命令,在一组线程中的最后一个线程到达之后,该命令只在每个屏障点运行一次。若在继续所有参与线程之前更新此共享状态,此屏障操作很有用。
用法:用计数 N 初始化CyclicBarrier, 每调用一次await,线程阻塞,并且计数+1(计数起始是0),当计数增长到指定计数N时,所有阻塞线程会被唤醒。继续调用await也将迅速返回。
规定五个人只要都跑到终点了,大家可以喝啤酒。但是,只要有一个人没到终点,就不能喝。 这里也没有要求大家要同时起跑
import java.util.concurrent.BrokenBarrierException; import java.util.concurrent.CyclicBarrier; public class Beer { public static void main(String[] args) { final int count = 5; final CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(count, new Runnable() { @Override public void run() { System.out.println("drink beer!"); } }); // they do not have to start at the same time... for (int i = 0; i < count; i++) { new Thread(new Worker(i, barrier)).start(); } } } class Worker implements Runnable { final int id; final CyclicBarrier barrier; public Worker(final int id, final CyclicBarrier barrier) { this.id = id; this.barrier = barrier; } @Override public void run() { try { System.out.println(this.id + "starts to run !"); Thread.sleep((long) (Math.random() * 10000)); System.out.println(this.id + "arrived !"); this.barrier.await(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } catch (BrokenBarrierException e) { e.printStackTrace(); } } }
输出:
0starts to run ! 2starts to run ! 1starts to run ! 3starts to run ! 4starts to run ! 1arrived ! 3arrived ! 2arrived ! 0arrived ! 4arrived ! drink beer!
CyclicBarrier强调的是n个线程,大家相互等待,只要有一个没完成,所有人都得等着。正如上例,只有5个人全部跑到终点,大家才能开喝,否则只能全等着。
这样应该就清楚一点了,对于CountDownLatch来说,重点是那个“一个线程”, 是它在等待, 而另外那N的线程在把“某个事情”做完之后可以继续等待,可以终止。而对于CyclicBarrier来说,重点是那N个线程,他们之间任何一个没有完成,所有的线程都必须等待。
下一篇:《CountDownLatch 源码解析—— await()》