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文章标题：Java中的CountDownLatch和CyclicBarrier有什么区别？
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在Java并发编程中，CountDownLatch 和 CyclicBarrier 是两种常用的同步辅助类，它们各自服务于不同的并发场景，尽管在某些表面特征上可能看起来相似，但实际上它们在用途、工作原理以及应用场景上存在着显著的差异。深入了解这些差异对于设计高效、可维护的并发程序至关重要。接下来，我们将深入探讨CountDownLatch和CyclicBarrier的区别，并通过实例来阐述它们的使用场景。

一、概述

CountDownLatch

CountDownLatch 是一个同步辅助类，它允许一个或多个线程等待其他线程完成一组操作。CountDownLatch的初始化时需要一个计数值（count），这个计数值表示需要等待完成的操作数量。每当一个线程完成一个操作后，它会调用countDown()方法来将计数值减一。当计数值减至零时，那些因为调用await()方法而等待的线程将被唤醒，继续执行后续操作。CountDownLatch是一次性的，即一旦计数值到达零，就不能再被重置。

CyclicBarrier

CyclicBarrier 同样是一个同步辅助类，但它用于让一组线程相互等待，直到它们都到达某个公共屏障点（barrier point）。与CountDownLatch不同的是，CyclicBarrier可以被重复使用，在所有线程都到达屏障点后，可以选择性地执行一段预定义的操作（称为屏障动作），然后所有线程被释放，继续执行后续操作。此外，CyclicBarrier还提供了处理因等待线程中断或超时而被取消等待的能力。

二、使用场景与区别

使用场景

  • CountDownLatch：适用于一个或多个线程需要等待其他线程完成一组操作才能继续执行的场景。例如，在启动服务时，主线程需要等待多个初始化任务完成后才能继续。

  • CyclicBarrier：适用于一组线程需要相互等待到达某个点，然后才能一起继续执行的场景。比如，在一场比赛中，所有选手需要等待枪声响起（屏障点）后才能开始跑步。

关键区别

  1. 一次性与可重复性：

    • CountDownLatch 是一次性的，一旦计数值减至零，就无法重置。
    • CyclicBarrier 是可重复使用的，一旦所有线程通过屏障点，它可以被重置以等待下一轮线程。

  2. 等待与触发：

    • 在CountDownLatch中，一个或多个线程等待，而其他线程（通常是多个）通过调用countDown()来触发唤醒等待的线程。
    • CyclicBarrier则是所有线程相互等待，直到它们全部到达屏障点，然后可以执行一个公共的屏障动作（可选），之后所有线程继续执行。

  3. 应用场景：

    • CountDownLatch 更适合那些“主线程等待多个子线程完成任务”的场景。
    • CyclicBarrier 适用于“一组线程相互等待，完成某项准备工作后一起开始执行”的场景。

  4. 灵活性：

    • CyclicBarrier 提供了更多的灵活性，比如可以通过构造器参数指定在屏障点执行的动作（Runnable），以及处理等待线程中断或超时的能力。
    • CountDownLatch 则相对简单，主要用于等待和唤醒的基本同步控制。

三、示例代码

CountDownLatch 示例

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

public class CountDownLatchExample {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3); // 初始化计数器为3

        // 创建并启动三个线程
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            new Thread(() -> {
                try {
                    // 模拟任务执行
                    Thread.sleep(1000);
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 完成");
                    latch.countDown(); // 任务完成，计数器减一
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }).start();
        }

        // 主线程等待
        latch.await(); // 等待所有线程完成
        System.out.println("所有任务完成");
    }
}

CyclicBarrier 示例

import java.util.concurrent.CyclicBarrier;

public class CyclicBarrierExample {
    public static void main(String[] args) {
        CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(3, () -> System.out.println("所有线程已到达屏障点，准备继续执行..."));

        // 创建并启动三个线程
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            final int threadNum = i;
            new Thread(() -> {
                try {
                    // 模拟任务执行
                    Thread.sleep(1000);
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 到达屏障点");
                    barrier.await(); // 等待其他线程到达屏障点
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 通过屏障点，继续执行...");
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }).start();
        }
    }
}

四、总结

CountDownLatch 和 CyclicBarrier 都是Java并发包中非常有用的同步工具，但它们各自服务于不同的并发场景。CountDownLatch 主要用于一个线程等待多个线程完成某项操作，而CyclicBarrier 则适用于一组线程相互等待达到某个公共点后再一起继续执行。了解并熟练掌握它们的使用，对于开发高效、稳定的并发应用至关重要。

在深入学习和应用这些同步工具的过程中，不妨多思考它们在实际项目中的潜在应用，以及如何通过它们来优化程序的并发性能和可维护性。此外，关注一些高质量的编程社区和博客（如码小课网站上的文章），可以帮助你不断吸收新的知识和最佳实践，从而在并发编程领域走得更远。

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