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CountDownLatch理解一:与join的区别

2015-09-17 00:21 309 查看
首先,我们来看一个应用场景1:

假设一条流水线上有三个工作者:worker0,worker1,worker2。有一个任务的完成需要他们三者协作完成,worker2可以开始这个任务的前提是worker0和worker1完成了他们的工作,而worker0和worker1是可以并行他们各自的工作的。

如果我们要编码模拟上面的场景的话,我们大概很容易就会想到可以用join来做。当在当前线程中调用某个线程 thread 的 join() 方法时,当前线程就会阻塞,直到thread 执行完成,当前线程才可以继续往下执行。补充下:join的工作原理是,不停检查thread是否存活,如果存活则让当前线程永远wait,直到thread线程终止,线程的this.notifyAll 就会被调用。

我们首先用join来模拟这个场景:

Worker类如下:

package com.concurrent.test3;

/**
 * 工作者类
 * @author ThinkPad
 *
 */
public class Worker extends Thread {

	//工作者名
	private String name;
	//工作时间
	private long time;
	
	public Worker(String name, long time) {
		this.name = name;
		this.time = time;
	}
	
	@Override
	public void run() {
		// TODO 自动生成的方法存根
		try {
			System.out.println(name+"开始工作");
			Thread.sleep(time);
			System.out.println(name+"工作完成,耗费时间="+time);
		} catch (InterruptedException e) {
			// TODO 自动生成的 catch 块
			e.printStackTrace();
		}	
	}
}


Test类如下:

package com.concurrent.test3;

public class Test {

	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		// TODO 自动生成的方法存根

		Worker worker0 = new Worker("worker0", (long) (Math.random()*2000+3000));
		Worker worker1 = new Worker("worker1", (long) (Math.random()*2000+3000));
		Worker worker2 = new Worker("worker2", (long) (Math.random()*2000+3000));
		
		worker0.start();
		worker1.start();
		
		worker0.join();
		worker1.join();
		System.out.println("准备工作就绪");
		
		worker2.start();		
	}
}


运行test,观察控制台输出的顺序,我们发现这样可以满足需求,worker2确实是等worker0和worker1完成之后才开始工作的:

worker1开始工作

worker0开始工作

worker1工作完成,耗费时间=3947

worker0工作完成,耗费时间=4738

准备工作就绪

worker2开始工作

worker2工作完成,耗费时间=4513

除了用join外,用CountDownLatch 也可以完成这个需求。需要对worker做一点修改,我把它放在另一个包下:

Worker:

package com.concurrent.test4;

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

/**
 * 工作者类
 * @author ThinkPad
 *
 */
public class Worker extends Thread {

	//工作者名
        private String name;
	//工作时间
	private long time;
	
	private CountDownLatch countDownLatch;
	
	public Worker(String name, long time, CountDownLatch countDownLatch) {
		this.name = name;
		this.time = time;
		this.countDownLatch = countDownLatch;
	}
	
	@Override
	public void run() {
		// TODO 自动生成的方法存根
		try {
			System.out.println(name+"开始工作");
			Thread.sleep(time);
			System.out.println(name+"工作完成,耗费时间="+time);
			countDownLatch.countDown();
			System.out.println("countDownLatch.getCount()="+countDownLatch.getCount());
		} catch (InterruptedException e) {
			// TODO 自动生成的 catch 块
			e.printStackTrace();
		}	
	}
}


Test:

package com.concurrent.test4;

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

public class Test {

	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		// TODO 自动生成的方法存根

		CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(2);
		Worker worker0 = new Worker("worker0", (long) (Math.random()*2000+3000), countDownLatch);
		Worker worker1 = new Worker("worker1", (long) (Math.random()*2000+3000), countDownLatch);
		Worker worker2 = new Worker("worker2", (long) (Math.random()*2000+3000), countDownLatch);
		
		worker0.start();
		worker1.start();
		
		countDownLatch.await();
		System.out.println("准备工作就绪");
		worker2.start();		
	}
}


我们创建了一个计数器为2的 CountDownLatch ,让Worker持有这个CountDownLatch 实例,当完成自己的工作后,调用countDownLatch.countDown() 方法将计数器减1。countDownLatch.await() 方法会一直阻塞直到计数器为0,主线程才会继续往下执行。观察运行结果,发现这样也是可以的:

worker1开始工作

worker0开始工作

worker0工作完成,耗费时间=3174

countDownLatch.getCount()=1

worker1工作完成,耗费时间=3870

countDownLatch.getCount()=0

准备工作就绪

worker2开始工作

worker2工作完成,耗费时间=3992

countDownLatch.getCount()=0

那么既然如此,CountDownLatch与join的区别在哪里呢?事实上在这里我们只要考虑另一种场景,就可以很清楚地看到它们的不同了。

应用场景2:

假设worker的工作可以分为两个阶段,work2 只需要等待work0和work1完成他们各自工作的第一个阶段之后就可以开始自己的工作了,而不是场景1中的必须等待work0和work1把他们的工作全部完成之后才能开始。

试想下,在这种情况下,join是没办法实现这个场景的,而CountDownLatch却可以,因为它持有一个计数器,只要计数器为0,那么主线程就可以结束阻塞往下执行。我们可以在worker0和worker1完成第一阶段工作之后就把计数器减1即可,这样worker0和worker1在完成第一阶段工作之后,worker2就可以开始工作了。

worker:

package com.concurrent.test5;

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

/**
 * 工作者类
 * @author ThinkPad
 *
 */
public class Worker extends Thread {

	//工作者名
    private String name;
	//第一阶段工作时间
	private long time;
	
	private CountDownLatch countDownLatch;
	
	public Worker(String name, long time, CountDownLatch countDownLatch) {
		this.name = name;
		this.time = time;
		this.countDownLatch = countDownLatch;
	}
	
	@Override
	public void run() {
		// TODO 自动生成的方法存根
		try {
			System.out.println(name+"开始工作");
			Thread.sleep(time);
			System.out.println(name+"第一阶段工作完成");
			
			countDownLatch.countDown();
			
			Thread.sleep(2000); //这里就姑且假设第二阶段工作都是要2秒完成
			System.out.println(name+"第二阶段工作完成");
			System.out.println(name+"工作完成,耗费时间="+(time+2000));
			
		} catch (InterruptedException e) {
			// TODO 自动生成的 catch 块
			e.printStackTrace();
		}	
	}
}


Test:

package com.concurrent.test5;

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

public class Test {

	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		// TODO 自动生成的方法存根

		CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(2);
		Worker worker0 = new Worker("worker0", (long) (Math.random()*2000+3000), countDownLatch);
		Worker worker1 = new Worker("worker1", (long) (Math.random()*2000+3000), countDownLatch);
		Worker worker2 = new Worker("worker2", (long) (Math.random()*2000+3000), countDownLatch);
		
		worker0.start();
		worker1.start();	
		countDownLatch.await();
		
		System.out.println("准备工作就绪");
		worker2.start();
		
	}

}


观察控制台打印顺序,可以发现这种方法是可以模拟场景2的:

worker0开始工作

worker1开始工作

worker1第一阶段工作完成

worker0第一阶段工作完成

准备工作就绪

worker2开始工作

worker1第二阶段工作完成

worker1工作完成,耗费时间=5521

worker0第二阶段工作完成

worker0工作完成,耗费时间=6147

worker2第一阶段工作完成

worker2第二阶段工作完成

worker2工作完成,耗费时间=5384

最后,总结下CountDownLatch与join的区别:调用thread.join() 方法必须等thread 执行完毕,当前线程才能继续往下执行,而CountDownLatch通过计数器提供了更灵活的控制,只要检测到计数器为0当前线程就可以往下执行而不用管相应的thread是否执行完毕。

参考:http://stackoverflow.com/questions/21808814/whats-the-difference-between-cyclicbarrier-countdownlatch-and-join-in-java
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