CyclicBarrier和CountDownLatch

CyclicBarrier和CountDownLatch

这两个类都在jdk的并发包中，都可以用来表示代码运行到某个点上

两者的区别

• CyclicBarrier表示达到一定数量的线程才会运行；CountDownLatch每来一个线程进行减一操作，直到0为止
• CyclicBarrier只能唤起一个任务；CountDownLatch可以唤起多个任务
• CyclicBarrier可重用；CountDownLatch不可重用，只能触发一次事件，值为0后就不可再用了
• CyclicBarrier允许N个线程相互等待；CountDownLatch是允许1或N个线程等待其他线程完成执行

核心区别对比表

特性	CyclicBarrier	CountDownLatch
计数器机制	初始值为 parties，每次 await() 减 1，归 0 后自动重置	初始值为 count，每次 countDown() 减 1，归 0 后不可用
线程协作模式	N 个线程互相等待，全部到达屏障后继续执行	1 个（或多个）线程等待其他线程完成操作
重用性	支持循环使用（通过 reset() 或自动重置）	一次性使用，计数器归 0 后无法重置
屏障动作	支持 Runnable 任务，在所有线程到达后执行	无特殊动作，仅唤醒等待线程
典型场景	并行计算的多阶段同步（如 MapReduce）	主线程等待多个子线程完成初始化

代码示例对比

CyclicBarrier：多线程互相等待

public class CyclicBarrierExample {
    public static void main(String[] args) {
        int parties = 3;
        CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(parties, 
            () -> System.out.println("所有线程到达屏障，开始下一步操作"));

        for (int i = 0; i < parties; i++) {
            new Thread(() -> {
                try {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 准备就绪");
                    barrier.await(); // 等待其他线程
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 继续执行");
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }, "Thread-" + i).start();
        }
    }
}

// 输出示例：
// Thread-0 准备就绪
// Thread-1 准备就绪
// Thread-2 准备就绪
// 所有线程到达屏障，开始下一步操作
// Thread-2 继续执行
// Thread-1 继续执行
// Thread-0 继续执行

CountDownLatch：主线程等待子线程

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

        for (int i = 0; i < count; i++) {
            new Thread(() -> {
                try {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 开始工作");
                    Thread.sleep(1000);
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 完成工作");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    latch.countDown(); // 工作完成，计数器减1
                }
            }, "Worker-" + i).start();
        }

        System.out.println("主线程等待所有工作线程完成...");
        latch.await(); // 阻塞主线程，直到计数器为0
        System.out.println("主线程继续执行");
    }
}

// 输出示例：
// Worker-0 开始工作
// Worker-1 开始工作
// Worker-2 开始工作
// 主线程等待所有工作线程完成...
// (约1秒后)
// Worker-0 完成工作
// Worker-1 完成工作
// Worker-2 完成工作
// 主线程继续执行

深入理解：应用场景选择

CyclicBarrier 适用场景

• 并行计算多阶段任务：如多线程计算矩阵乘法，每个线程负责一行 / 列，全部计算完成后汇总结果。
• 游戏 / 模拟启动：多个玩家线程必须全部准备好后，游戏才能开始。

CountDownLatch 适用场景

• 服务启动依赖：主服务等待所有子服务（如数据库、网络、缓存）初始化完成后再启动。
• 并发性能测试：主线程等待所有工作线程就绪后，同时触发请求以测试并发性能。

总结

• 选 CyclicBarrier：当需要多个线程反复在某个点同步，且希望自动触发后续操作时。
• 选 CountDownLatch：当只需要一次性等待其他线程完成操作，且不需要自动触发任务时。