深入理解CountDownLatch计数器

男娘i 2023-10-10 18:06 14阅读 0赞

### CyclicBarrier 原理 ###

例子debug一下 走走流程

运动员t1 t2 线程以及裁判main线程一起准备好了 才能比赛。

java

复制代码

`public static void main(String[] args) throws BrokenBarrierException, InterruptedException { CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(3); new Thread(() -> { try { Thread.sleep(10_000); System.out.println("t1 在准备 "); cyclicBarrier.await(); // 等另外一个一个线程准备好 然后开始做事情 System.out.println("t1 准备好了 "); } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) { e.printStackTrace(); } },"t1").start(); new Thread(() -> { try { Thread.sleep(5_000); System.out.println("t2 在准备 "); cyclicBarrier.await(); // 等另外一个一个线程准备好 然后开始做事情 System.out.println("t2 准备好了 "); } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) { e.printStackTrace(); } },"t2" ).start(); System.out.println(" 裁判 在准备 "); cyclicBarrier.await(); System.out.println(" 裁判 准备好了 "); while (true){ if (cyclicBarrier.getNumberWaiting()==0){ System.out.println(" 时间到: 开始比赛"); return; } } }`

运行结果

![format_png][]

debug 运行 首先main线程

![format_png 1][]

不需要等待时间

具体方法 `private int dowait(boolean timed, long nanos)`

可以看到这里用了 `ReentrantLock` 加锁，计数减一

![format_png 2][]

阻塞main线程

这里 trip 是一个条件队列

`private final Condition trip = lock.newCondition();`

![format_png 3][]

可以看到 这里创建了一个条件 node节点

![format_png 4][]

addConditionWaiter 方法

![format_png 5][]

然后 LockSupport.park(this); 阻塞当前线程

可以看到main线程已经在wait了 ，现在来走t1线程

![format_png 6][]

继续走上面的减计数逻辑，此时计数还是不等于 0

![format_png 7][]

还是会走waite条件队列方法

![format_png 8][]

新建当前线程node条件节点，以及入队

![format_png 9][]

然后继续park

接下来t2线程 await

![format_png 10][]

会发现此时t2线程计数为 0，执行 nextGeneration();方法

当前t2线程执行 signalAll 方法 通知全部？

count = parties; 重置计数器

![format_png 11][]

进入方法，获取头结点，

![format_png 12][]

执行 doSignalAll(first) 方法  
获取头结点 将指向下一个指针置为null  
  
transferForSignal方法

发现条件节点状态先置为 0 然后新建了一个 Node 节点 `Node p = enq(node);`

![format_png 13][]

新建node节点

这段代码很熟悉，是aqs里`构建同步队列`以及入队的方法，可以明白t2线程将条件队列里所有的节点转为同步队列

![format_png 14][]

t2 最后执行unlock

![format_png 15][]

释放锁

![format_png 16][]

这里是也是aqs里的释放锁 逻辑，同时将获取锁的线程置为null

![format_png 17][]

唤醒其他线程

![format_png 18][]

将 Node 节点状态置为 0

![format_png 19][]

唤醒main线程

![format_png 20][]

此时main线程被t2唤醒

![format_png 21][]

同理main线程这里也执行置为当前线程锁的线程未null

![format_png 22][]

然后unLock

![format_png 23][]

继续唤醒其他线层 这里是t1

![format_png 24][]

这里还是这个方法，和上面逻辑一样 也是aqs里的

![format_png 25][]

可以看到t1被唤醒，此时三个线程都被是唤醒状态

![format_png 26][]

此时将main线程执行到这里

![format_png 27][]

将t1执行到这里

![format_png 28][]

将t2执行到这里

![format_png 29][]

最后  
CyclicBarrier 构造，count是计数器， parties 是备份的计数器，barrierCommand 是传进来的任务

![format_png 30][]

在 await 方法里 dowait 时候可以看到 计数器是 0 了 可以执行这个方法，可以用来做执行结束通知

![format_png 31][]

最后看重置方法

![format_png 32][]

重置，以及通知

![format_png 33][]

### 最后 ###

#### 实现原理 ####

CyclicBarrier是通过ReentrantLock的"独占锁"和Conditon来实现一组线程的阻塞 唤醒的，而CountDownLatch则是通过AQS的“共享锁”实现

#### CyclicBarrier执行流程 ####

大概范围的一个执行流程，没有那么细。

*  1 await() 先进行计数逻辑，然后将线程node节点放入条件队列
 *  2 最后一个await() 计数为 0 时，该线程将条件队列转换为同步队列，然后唤醒下一个同步队列节点，也就是去唤醒下一个线程
 *  3 其他线程被唤醒继续唤醒下一个线程，这里的流程和之前aqs流程是一样的，都是aqs里的逻辑。

都是在lock加锁和解锁里进行操作的

### CyclicBarrier与CountDownLatch的区别 ###

*  1 CountDownLatch的计数器只能使用一次，而CyclicBarrier的计数器可以使用reset() 方法重置。所以CyclicBarrier能处理更为复杂的业务场景，比如如果计算发生错误，可 以重置计数器，并让线程们重新执行一次
 *  2 CyclicBarrier还提供getNumberWaiting(可以获得CyclicBarrier阻塞的线程数量)、 isBroken(用来知道阻塞的线程是否被中断)等方法。
 *  3 CountDownLatch会阻塞主线程，CyclicBarrier不会阻塞主线程，只会阻塞子线程。
 *  4 CountDownLatch和CyclicBarrier都能够实现线程之间的等待，只不过它们侧重点 不同。CountDownLatch一般用于一个或多个线程，等待其他线程执行完任务后，再执 行。CyclicBarrier一般用于一组线程互相等待至某个状态，然后这一组线程再同时执 行。
 *  5 CyclicBarrier 还可以提供一个 barrierAction，合并多线程计算结果。
 *  6 CyclicBarrier是通过ReentrantLock的"独占锁"和Conditon来实现一组线程的阻塞 唤醒的，而CountDownLatch则是通过AQS的“共享锁”实现

### CountDownLatch ###

作者：tizzybepeacejoy  
链接：https://juejin.cn/post/7231804086382084151

[format_png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/2e1a954675c5e85d65148983a1020d52.webp?x-oss-process=image/format,png
[format_png 1]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/cc3b7498633fb2bbd7ae2b09e8245ca7.webp?x-oss-process=image/format,png
[format_png 2]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/8e595affda60535d93ee31ce2eda739a.webp?x-oss-process=image/format,png
[format_png 3]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/6c88d8b64246ad9688422249c6c78d8b.webp?x-oss-process=image/format,png
[format_png 4]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/52bece00507cd3bb8c4241e7f3e16bf6.webp?x-oss-process=image/format,png
[format_png 5]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/6c5dd624533acbd1cbb3a0d4d5443bf7.webp?x-oss-process=image/format,png
[format_png 6]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/adce2f1de9ec3cf4a6c8536cbd1c0d30.webp?x-oss-process=image/format,png
[format_png 7]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/d260a1e2cf315a00adca3bcdea86a136.webp?x-oss-process=image/format,png
[format_png 8]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/169608903a37146497f0ee1b4f279a0b.webp?x-oss-process=image/format,png
[format_png 9]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/834926752c060b847a5483622033e7a4.webp?x-oss-process=image/format,png
[format_png 10]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/17b22aad1c4bb9b1939fc5d927e8bbca.webp?x-oss-process=image/format,png
[format_png 11]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/7569675576134c3c18a8e707856c0260.webp?x-oss-process=image/format,png
[format_png 12]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/c1a76fbdd0a727b3143f39c1c8b8acd6.webp?x-oss-process=image/format,png
[format_png 13]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/2192822adb1766aeeb6d0857974ed6c3.webp?x-oss-process=image/format,png
[format_png 14]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/c07cc8593b3662b80e79612cc34a39b1.webp?x-oss-process=image/format,png
[format_png 15]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/030c30f59d52235bb630a20d80efca45.webp?x-oss-process=image/format,png
[format_png 16]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/5283c409133808a93b4e77af1719cbf0.webp?x-oss-process=image/format,png
[format_png 17]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/17f15657d9d25a29401bc29fdc57a5e6.webp?x-oss-process=image/format,png
[format_png 18]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/6f1f8a03789cc6ebef92b4aba6748b77.webp?x-oss-process=image/format,png
[format_png 19]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/551e8204668ccd0c01d866dc7df57f1f.webp?x-oss-process=image/format,png
[format_png 20]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/0a1102671e00bbe7e1a0565cdd081587.webp?x-oss-process=image/format,png
[format_png 21]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/dc65d5b9e13f6ec4d3ebd9fd45440cdc.webp?x-oss-process=image/format,png
[format_png 22]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/28127fdf20c5096c3c7d3cd869ab0cde.webp?x-oss-process=image/format,png
[format_png 23]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/cb4d7f513d2b517d6c26a203b3ea2bef.webp?x-oss-process=image/format,png
[format_png 24]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/0bd0e85de2b41742aa6ee79c13469f5e.webp?x-oss-process=image/format,png
[format_png 25]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/99c3b71c1d0d5bac28a93c4567ed495f.webp?x-oss-process=image/format,png
[format_png 26]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/ddffe5c520ffcb9997e630e6fceaab3b.webp?x-oss-process=image/format,png
[format_png 27]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/19e84285fefe44932d98f1b01070cf0d.webp?x-oss-process=image/format,png
[format_png 28]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/926544e8fb797c665644466b0d77f062.webp?x-oss-process=image/format,png
[format_png 29]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/21acd4b36344b4621ecc2315a2195500.webp?x-oss-process=image/format,png
[format_png 30]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/8589b89e421d4ba97cb02b3510309218.webp?x-oss-process=image/format,png
[format_png 31]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/646b6e438b31329e985680d8efc62db0.webp?x-oss-process=image/format,png
[format_png 32]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/1fd1448655307867cabc7a47ed4431ca.webp?x-oss-process=image/format,png
[format_png 33]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/9429f90cf2bec255cb7fb1ea08f7fbe4.webp?x-oss-process=image/format,png