CountDownLatch 和 CyclicBarrier

闭锁 CountDownLatch 和 循环栅栏 CyclicBarrier 都是同步工具类。

所有的同步工具类包含一些特定的结构化属性： 它们封装了一些状态，这些状态将决定执行同步工具类的线程是继续执行还是等待，此外还提供了一些方法对状态进行操作，以及另一些方法用于高效地等待同步工具类进入到预期状态。

一、闭锁 CountDownLatch

CountDownLatch 是一种灵活的闭锁实现，它可以使一个或者多个线程等待一组事件发生；

闭锁状态包括一个计数器，该计数器被初始化为一个正数，表示需要等待的事件数量。countDown 方法递减计数器，表示有一个事件已经发生了，而 await 方法等待计数器达到零，这表示所有需要等待的事件都已经发生。如果计数器的值非零，那么
await 会一直阻塞直到计数器为零，或者等待中的线程中断，或者等待超时；

CountDownlatch 允许线程等待直到计数器减为 0；

使用场合： 当一个或多个线程需要等待直到指定数目的事件发生。

例子：

public class CountDownLatchTest {
private static int LATCH_SIZE = 5;

public static void main(String[] args) {

try {
CountDownLatch latch = new CountDownLatch(LATCH_SIZE);

for(int i = 0; i < LATCH_SIZE; i++){
new WorkerThread(latch).start();
}

System.out.println("主线程等待.");

latch.await();

System.out.println("主线程继续执行");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}

}

static class WorkerThread extends Thread{
CountDownLatch mLatch;

public WorkerThread(CountDownLatch latch){
mLatch = latch;
}

@Override
public void run() {
super.run();

try {
Thread.sleep(2000);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 执行操作.");
// 将 CountDownLatch 的数量减 1
mLatch.countDown();
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
}

运行结果：



二、樟栅 CyclicBarrier

CyclicBarrier 类实现了一个集结点（rendezvous） 称为樟栅（barrier）。 考虑大量线程运算在一次计算的不同部分的情形。当所有部分都
准备好时，需要把结果组合在一起。当一个线程完成了它的那一部分后，让它运行到樟栅处。一旦所有的线程都到达了这个樟栅，樟栅就撤销，
线程就可以继续运行了。

如果任何一个在樟栅上等待的线程离开了樟栅，那么樟栅就被破坏了（线程可能离开是因为它调用 await 时设置了超时，或者因为它被中断
了）。在这种情况下，所有其他线程的 await 方法抛出 BrokenBarrierExecption 异常。那些已经在等待的线程立即终止 await 的调用。

可以提供一个可选的樟栅动作（barrier action）, 当所有线程到达樟栅的时候就会执行这一动作。

Runnable barrierAction = ...;

CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(nThreads, barrierAction);

樟栅被称为是循环的（cyclic）,因为可以在所有等待线程被释放后被重用。这点，有别于 CountDownLatch,CountDownLatch 只能被使用一
次。

例子：

public class CyclicBarrierTest {
private static final int SIZE = 5;
private static CyclicBarrier mCyclicBarrier;

public static void main(String[] args) {
mCyclicBarrier = new CyclicBarrier(SIZE, new Runnable() {
@Override
public void run() {
// 当所有线程到达 barrier(樟栅) 的时候就会执行 barrier action.
System.out.println("---> 满足条件，执行特定操作");
}
});

// 创建 5 个任务
for(int i = 0; i < SIZE; i++){
new WorkerThread().start();
}

}

static class WorkerThread extends Thread{
@Override
public void run() {
super.run();

try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 等待 CyclicBarrier.");
// 将 mCyclicBarrier 的参与者数量加 1
mCyclicBarrier.await();
// mCyclicBarrier 的参与者数量等于 5 时，才继续往后执行
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 继续执行.");
} catch (InterruptedException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
} catch (BrokenBarrierException e) {
// TODO Auto-generated catch block
e.printStackTrace();
}
}
}
}

运行结果：



三、CountDownLatch 和 CyclicBarrier 的区别

1、樟栅与闭锁的关键区别在于，所有线程必须同时达到樟栅位置，才能继续执行。闭锁用于等待事件，而樟栅用于等待其他线
程；

2、CountDownLatch 的作用是允许1个或者 N 个线程等待其他线程完成执行，而 CyclicBarrier 则是允许 N 个线程相互等待；

3、CountDownLatch 的计数器无法被重置，CyclicBarrier 的计数器可以被重置后使用，因此，它被称为是循环的 barrier.

四、说明：

1、SharedPreferences 源码中 apply 方法的 awaitCommit 任务中就使用了 CountDownLatch;

2、这里是《Java 核心技术卷I》第14章 P688, 《Java 并发编程》第五章 P83, 《Android 开发进阶 从小工到专家》 第3章 P94
的内容的综合。