Java CountDownLatch与CyclicBarrier：内部实现与应用场景详解

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本文将深入解析Java中的两个重要并发工具类：CountDownLatch和CyclicBarrier。它们在并发编程中发挥着关键作用，尤其是在处理多线程协作时。尽管两者都用于同步线程执行，但它们的内部实现机制和适用场景有所不同。 CountDownLatch基于Java的AQS (AbstractQueuedSynchronizer)机制和CAS (Compare and Swap)技术。它的核心是`Sync`内部类，它维护一个状态变量表示剩余等待的线程数量。`Sync`类实现了`AbstractQueuedSynchronizer`，并通过`getState()`获取当前计数，`tryAcquireShared()`用于尝试获取锁并减少计数，当计数变为零时，所有等待线程会被唤醒。`tryReleaseShared()`方法负责更新状态并可能唤醒其他等待者。 CyclicBarrier则采用不同的策略，每个屏障使用实例对应一个“屏障计数”，当所有参与的线程到达屏障时，它们会被阻塞直到所有线程都到达。`CyclicBarrier`的`await()`方法用于让线程暂停，直到所有线程都调用该方法。`CyclicBarrier`的核心功能是基于可重入锁机制来保证线程同步和一致性。在场景上，CountDownLatch通常用于一次性同步多个线程，比如在某个操作完成后，所有依赖这个操作的线程才能继续执行。例如，在网络请求批量响应处理中，可以设置一个计数器，每个线程完成任务后减少计数，当计数归零时，所有线程结束。 CyclicBarrier则适用于需要所有线程达到某个共同点再继续执行的情况，比如在多线程测试中，确保所有线程都在同一时间点执行特定操作。例如，一组线程执行完各自的任务后，需要在一起进行验证或日志记录。总结来说，CountDownLatch适用于单次等待，而CyclicBarrier适用于固定次数的同步。理解并掌握这两个工具能有效提升Java并发编程的效率和正确性。本文提供的示例代码可以帮助读者深入理解这两种并发工具的使用，并在实际项目中灵活运用。

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景上的区别景上的区别

主要介绍了详解java CountDownLatch和CyclicBarrier在内部实现和场景上的区别，文中通过示例代码介绍的非

常详细，对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，需要的朋友们下面随着小编来一起学习学习吧

前言前言

CountDownLatch和CyclicBarrier两个同为java并发编程的重要工具类，它们在诸多多线程并发或并行场景中得到了广泛的应

用。但两者就其内部实现和使用场景而言是各有所侧重的。

内部实现差异内部实现差异

前者更多依赖经典的AQS机制和CAS机制来控制器内部状态的更迭和计数器本身的变化，而后者更多依靠可重入Lock等机制

来控制其内部并发安全性和一致性。

public class {

//Synchronization control For CountDownLatch.

//Uses AQS state to represent count.

private static final class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {

private static final long serialVersionUID = 4982264981922014374L;

Sync(int count) {

setState(count);

}

int getCount() {

return getState();

}

protected int tryAcquireShared(int acquires) {

return (getState() == 0) ? 1 : -1;

}

protected boolean tryReleaseShared(int releases) {

// Decrement count; signal when transition to zero

for (;;) {

int c = getState();

if (c == 0)

return false;

int nextc = c-1;

if (compareAndSetState(c, nextc))

return nextc == 0;

}

private final Sync sync;

... ...//

}

public class CyclicBarrier {

/**

* Each use of the barrier is represented as a generation instance.

* The generation changes whenever the barrier is tripped, or

* is reset. There can be many generations associated with threads

* using the barrier - due to the non-deterministic way the lock

* may be allocated to waiting threads - but only one of these

* can be active at a time (the one to which {@code count} applies)

* and all the rest are either broken or tripped.

* There need not be an active generation if there has been a break

* but no subsequent reset.

private static class Generation {

boolean broken = false;

}

/** The lock for guarding barrier entry */

private final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();

/** Condition to wait on until tripped */

private final Condition trip = lock.newCondition();

/** The number of parties */

private final int parties;

/* The command to run when tripped */

private final Runnable barrierCommand;

/** The current generation */

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