Java中CyclicBarrier与CountDownLatch的区别分析

由 Java Q&A Hub 使用 GPT-4o-mini 回答

问题：

Java中CyclicBarrier 和 CountDownLatch有什么不同？

回答：

CyclicBarrier 和 CountDownLatch 是 Java 中用于线程同步的两种工具，它们在使用场景和行为上有一些显著的不同点。

1. 定义和用途

  • CyclicBarrier:

    • CyclicBarrier 是一个同步辅助类，允许一组线程互相等待，直到所有线程都到达某个公共屏障点。它可以被重用，即在所有线程到达屏障后，可以重新开始新的计数。
    • 适用于需要多个线程在某个点上进行同步的场景，比如并行计算中的阶段性同步。

  • CountDownLatch:

    • CountDownLatch 是一个同步辅助类，允许一个或多个线程等待直到在其他线程中执行的一组操作完成。它的计数器在初始化时设定，随着线程的完成而递减，直到计数器为零，所有等待的线程才会被释放。
    • 适用于某个线程需要等待其他线程完成某些操作的场景，比如主线程等待多个子线程完成任务。

2. 计数器的行为

  • CyclicBarrier:

    • 计数器在所有线程到达屏障后会重置，可以重复使用。
    • 例如，如果有 3 个线程到达屏障，所有线程会被释放，然后可以再次使用同一个 CyclicBarrier。

  • CountDownLatch:

    • 计数器只能递减，不能重置。一旦计数器减到零，CountDownLatch 就不能再被使用。
    • 例如，如果初始化时设定为 3，必须有 3 个线程调用 countDown()，然后才能释放等待的线程。

3. 线程的等待方式

  • CyclicBarrier:

    • 所有线程在调用 await() 方法时会被阻塞，直到所有线程都到达屏障。
    • 可以选择在所有线程到达后执行一个 Runnable 任务。

  • CountDownLatch:

    • 线程在调用 await() 方法时会被阻塞，直到计数器减到零。
    • 一旦计数器为零，所有等待的线程会被释放。

4. 适用场景

  • CyclicBarrier:

    • 适合用于需要多个线程在某个点上进行同步的场景，例如并行处理的多个阶段。

  • CountDownLatch:

    • 适合用于一个线程等待多个线程完成某些操作的场景，例如主线程等待所有子线程完成任务。

示例代码

CyclicBarrier 示例:

import java.util.concurrent.CyclicBarrier;

public class CyclicBarrierExample {
    public static void main(String[] args) {
        CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(3, () -> {
            System.out.println("所有线程到达屏障，继续执行");
        });

        Runnable task = () -> {
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 到达屏障");
                barrier.await();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        };

        new Thread(task).start();
        new Thread(task).start();
        new Thread(task).start();
    }
}

CountDownLatch 示例:

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

public class CountDownLatchExample {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3);

        Runnable task = () -> {
            try {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 完成任务");
                latch.countDown();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        };

        new Thread(task).start();
        new Thread(task).start();
        new Thread(task).start();

        latch.await(); // 等待计数器为零
        System.out.println("所有线程完成，继续执行");
    }
}

总结来说，CyclicBarrier 和 CountDownLatch 各有其适用场景，选择合适的工具可以更好地实现线程间的同步。

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