同步辅助类CountDownLatch和CyclicBarrier

java.util.concurrent?
类 CountDownLatch

java.lang.Object  java.util.concurrent.CountDownLatch

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public class CountDownLatch

extends Object

一个同步辅助类，在完成一组正在其他线程中执行的操作之前，它允许一个或多个线程一直等待。

用给定的计数?初始化?CountDownLatch。由于调用了?countDown()?方法，所以在当前计数到达零之前，await?方法会一直受阻塞。之后，会释放所有等待的线程，await?的所有后续调用都将立即返回。这种现象只出现一次——计数无法被重置。如果需要重置计数，请考虑使用?CyclicBarrier。

CountDownLatch?是一个通用同步工具，它有很多用途。将计数 1 初始化的?CountDownLatch?用作一个简单的开/关锁存器，或入口：在通过调用?countDown()?的线程打开入口前，所有调用?await的线程都一直在入口处等待。用?N?初始化的?CountDownLatch?可以使一个线程在?N?个线程完成某项操作之前一直等待，或者使其在某项操作完成 N 次之前一直等待。

CountDownLatch?的一个有用特性是，它不要求调用?countDown?方法的线程等到计数到达零时才继续，而在所有线程都能通过之前，它只是阻止任何线程继续通过一个?await。

示例用法：?下面给出了两个类，其中一组 worker 线程使用了两个倒计数锁存器：

第一个类是一个启动信号，在 driver 为继续执行 worker 做好准备之前，它会阻止所有的 worker 继续执行。第二个类是一个完成信号，它允许 driver 在完成所有 worker 之前一直等待。

 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     startSignal.countDown();      // let all threads proceed     doSomethingElse();     doneSignal.await();           // wait for all to finish   } } 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();        doWork();        doneSignal.countDown();} catch (InterruptedException ex) {} // return;   }   void doWork() { ... } } 

另一种典型用法是，将一个问题分成 N 个部分，用执行每个部分并让锁存器倒计数的 Runnable 来描述每个部分，然后将所有 Runnable 加入到 Executor 队列。当所有的子部分完成后，协调线程就能够通过 await。（当线程必须用这种方法反复倒计数时，可改为使用?CyclicBarrier。）

 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() { ... } }

java.util.concurrent?类 CyclicBarrier
java.lang.Object  java.util.concurrent.CyclicBarrier

public class CyclicBarrier

extends Object

一个同步辅助类，它允许一组线程互相等待，直到到达某个公共屏障点 (common barrier point)。在涉及一组固定大小的线程的程序中，这些线程必须不时地互相等待，此时 CyclicBarrier 很有用。因为该 barrier 在释放等待线程后可以重用，所以称它为循环?的 barrier。

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（但在释放所有线程之前），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共享状态，此屏障操作?很有用。

示例用法：下面是一个在并行分解设计中使用 barrier 的例子：

 class Solver {   final int N;   final float[][] data;   final CyclicBarrier barrier;      class Worker implements Runnable {     int myRow;     Worker(int row) { myRow = row; }     public void run() {       while (!done()) {         processRow(myRow);         try {           barrier.await();          } catch (InterruptedException ex) { return;          } catch (BrokenBarrierException ex) { return;          }       }     }   }   public Solver(float[][] matrix) {     data = matrix;     N = matrix.length;     barrier = new CyclicBarrier(N,                                  new Runnable() {                                   public void run() {                                      mergeRows(...);                                    }                                 });     for (int i = 0; i < N; ++i)        new Thread(new Worker(i)).start();     waitUntilDone();   } } 

在这个例子中，每个 worker 线程处理矩阵的一行，在处理完所有的行之前，该线程将一直在屏障处等待。处理完所有的行之后，将执行所提供的?Runnable?屏障操作，并合并这些行。如果合并者确定已经找到了一个解决方案，那么?done()?将返回?true，所有的 worker 线程都将终止。

如果屏障操作在执行时不依赖于正挂起的线程，则线程组中的任何线程在获得释放时都能执行该操作。为方便此操作，每次调用?await()?都将返回能到达屏障处的线程的索引。然后，您可以选择哪个线程应该执行屏障操作，例如：

  if (barrier.await() == 0) {     // log the completion of this iteration   }

对于失败的同步尝试，CyclicBarrier?使用了一种快速失败的、要么全部要么全不 (all-or-none) 的破坏模式：如果因为中断、失败或者超时等原因，导致线程过早地离开了屏障点，那么其他所有线程（甚至是那些尚未从以前的?await()?中恢复的线程）也将通过?BrokenBarrierException（如果它们几乎同时被中断，则用?InterruptedException）以反常的方式离开。