Java 多线程CountDownLatch、CyclicBarrier、Thread.join方法基本用法

来自：http://blog.csdn.net/hp910315/article/details/49932325

在多线程程序设计中，经常会遇到一个线程等待一个或多个线程的场景，遇到这样的场景应该如何解决？

如果是一个线程等待一个线程，则可以通过await()和notify()来实现； 
如果是一个线程等待多个线程，则就可以使用CountDownLatch和CyclicBarrier来实现比较好的控制。

(1)CyclicBarrier

需要所有的子任务都完成时，才执行主任务，这个时候就可以选择使用CyclicBarrier。

import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;  
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;  

public class BarrierTest {  

    private static final int THREAD_COUNT = 10;  

    private final static CyclicBarrier CYCLIC_BARRIER = new CyclicBarrier(THREAD_COUNT  ,  
        new Runnable() {  
            public void run() {  
                System.out.println("======>我是导游，本次点名结束，准备走下一个环节!");  
            }  
        }  
    );  

    public static void main(String []args)   
            throws InterruptedException, BrokenBarrierException {  
        for(int i = 0 ; i < 10 ; i++) {  
            new Thread(String.valueOf(i)) {  
                public void run() {  
                    try {  
                        System.out.println("我是线程：" + this.getName() + " 我们达到旅游地点！");  
                        CYCLIC_BARRIER.await();  
                        System.out.println("我是线程：" + this.getName() + " 我开始骑车！");  
                        CYCLIC_BARRIER.await();  
                        System.out.println("我是线程：" + this.getName() + " 我们开始爬山！");  
                        CYCLIC_BARRIER.await();  
                        System.out.println("我是线程：" + this.getName() + " 我们回宾馆休息！");  
                        CYCLIC_BARRIER.await();  
                        System.out.println("我是线程：" + this.getName() + " 我们开始乘车回家！");  
                        CYCLIC_BARRIER.await();  
                        System.out.println("我是线程：" + this.getName() + " 我们到家了！");  
                    } catch (InterruptedException e) {  
                        e.printStackTrace();  
                    } catch (BrokenBarrierException e) {  
                        e.printStackTrace();  
                    }  
                }  
            }.start();  
        }  
    }  
}  
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运行结果：

我是线程：0 我们达到旅游地点！
我是线程：1 我们达到旅游地点！
我是线程：2 我们达到旅游地点！
我是线程：3 我们达到旅游地点！
我是线程：4 我们达到旅游地点！
我是线程：5 我们达到旅游地点！
我是线程：6 我们达到旅游地点！
我是线程：7 我们达到旅游地点！
我是线程：8 我们达到旅游地点！
我是线程：9 我们达到旅游地点！
======>我是导游，本次点名结束，准备走下一个环节!
我是线程：9 我开始骑车！
我是线程：0 我开始骑车！
我是线程：1 我开始骑车！
我是线程：2 我开始骑车！
我是线程：4 我开始骑车！
我是线程：3 我开始骑车！
我是线程：7 我开始骑车！
我是线程：8 我开始骑车！
我是线程：6 我开始骑车！
我是线程：5 我开始骑车！
======>我是导游，本次点名结束，准备走下一个环节!
我是线程：6 我们开始爬山！
我是线程：5 我们开始爬山！
我是线程：7 我们开始爬山！
我是线程：8 我们开始爬山！
我是线程：3 我们开始爬山！
我是线程：4 我们开始爬山！
我是线程：2 我们开始爬山！
我是线程：1 我们开始爬山！
我是线程：0 我们开始爬山！
我是线程：9 我们开始爬山！
======>我是导游，本次点名结束，准备走下一个环节!
我是线程：5 我们回宾馆休息！
我是线程：3 我们回宾馆休息！
我是线程：7 我们回宾馆休息！
我是线程：8 我们回宾馆休息！
我是线程：6 我们回宾馆休息！
我是线程：4 我们回宾馆休息！
我是线程：0 我们回宾馆休息！
我是线程：1 我们回宾馆休息！
我是线程：2 我们回宾馆休息！
我是线程：9 我们回宾馆休息！
======>我是导游，本次点名结束，准备走下一个环节!
我是线程：9 我们开始乘车回家！
我是线程：2 我们开始乘车回家！
我是线程：4 我们开始乘车回家！
我是线程：1 我们开始乘车回家！
我是线程：0 我们开始乘车回家！
我是线程：6 我们开始乘车回家！
我是线程：7 我们开始乘车回家！
我是线程：8 我们开始乘车回家！
我是线程：3 我们开始乘车回家！
我是线程：5 我们开始乘车回家！
======>我是导游，本次点名结束，准备走下一个环节!
我是线程：3 我们到家了！
我是线程：0 我们到家了！
我是线程：1 我们到家了！
我是线程：4 我们到家了！
我是线程：2 我们到家了！
我是线程：9 我们到家了！
我是线程：6 我们到家了！
我是线程：7 我们到家了！
我是线程：5 我们到家了！
我是线程：8 我们到家了！
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可以看到await()的作用就是当所有的线程都运行到这个地方的时候，才能继续往下执行。

（2）CountDownLatch

CountDownLatch类是一个同步计数器,构造时传入int参数,该参数就是计数器的初始值，每调用一次countDown()方法，计数器减1,计数器大于0 时，await()方法会阻塞程序继续执行。

    import java.util.concurrent.CountDownLatch;  

    public class CountDownLatchTest {  

        private final static int GROUP_SIZE = 5;  

        public static void main(String []args) {  
            final CountDownLatch start_count_down = new CountDownLatch(1);  
            System.out.println("==========================>\n比赛开始：");  
            for(int i = 0 ; i < GROUP_SIZE ; i++) {  
                new Thread(String.valueOf(i)) {  
                    public void run() {  
                        System.out.println("第：" + this.getName() + " 号线程,我已经准备就绪！");  
                        try {  
                            start_count_down.await();// 计数器大于0,线程等待
                        } catch (InterruptedException e) {  
                            e.printStackTrace();  
                        }  
                        System.out.println("第：" + this.getName() + " 号线程,我已执行完成！");  
                    }  
                }.start();  
            }  
            try {  
                Thread.sleep(1000);  // 一秒之后，等所有线程准备就绪就开始
            } catch (InterruptedException e) {  
                e.printStackTrace();  
            }  
            System.out.println("各就各位，预备！");  
            start_count_down.countDown();// 计数器减1,变成了0，线程停止等待
        } 
    } 
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运行结果如下：

==========================>
比赛开始：
第：0 号线程,我已经准备就绪！
第：1 号线程,我已经准备就绪！
第：2 号线程,我已经准备就绪！
第：3 号线程,我已经准备就绪！
第：4 号线程,我已经准备就绪！
各就各位，预备！
第：0 号线程,我已执行完成！
第：2 号线程,我已执行完成！
第：1 号线程,我已执行完成！
第：4 号线程,我已执行完成！
第：3 号线程,我已执行完成！
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可以看到CyclicBarrier执行await方法之后，所有线程运行到这个地方会自动阻塞，当所有线程都到达之后，所有线程会自动向下接着运行。 
CountDownLatch执行await后会查看计数器，如果计数器大于0就会阻塞，当执行coutDown之后，计数器就会减1，如果计数器不大于0，这样之前阻塞的线程就会进行执行，也就是说CountDownLatch是可控的。

（3）Thread.join() 
Thread类中有一个join()方法，在一个线程中启动另外一个线程的join方法，当前线程将会挂起，而执行被启动的线程，知道被启动的线程执行完毕后，当前线程才开始执行。join方法定义在Thread类中，则调用者必须是一个线程。

class ThreadTesterA implements Runnable {  

    private int counter;  

    @Override  
    public void run() {  
        while (counter <= 10) {  
            System.out.print("Counter = " + counter + " ");  
            counter++;  
        }  
        System.out.println();  
    }  
}  

class ThreadTesterB implements Runnable {  

    private int i;  

    @Override  
    public void run() {  
        while (i <= 10) {  
            System.out.print("i = " + i + " ");  
            i++;  
        }  
        System.out.println();  
    }  
}  

public class ThreadTester {  
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {  
        Thread t1 = new Thread(new ThreadTesterA());  
        Thread t2 = new Thread(new ThreadTesterB());  
        t1.start();  
        t1.join(); // wait t1 to be finished  
        t2.start();  
        t2.join(); // in this program, this may be removed  
    }  
} 
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t1启动后，调用join()方法，直到t1的计数任务结束，才轮到t2启动，然后t2也开始计数任务。可以看到，实例中，两个线程就按着严格的顺序来执行了。