CyclicBarrier 和CountDownLatch使用详解
http://xijunhu.iteye.com/blog/713433
http://www.blogjava.net/jlins-you/archive/2012/04/24/376516.html
徐明明：http://xumingming.sinaapp.com/215/countdownlatch-vs-cyclicbarrier/
CountDownLatch : 一个线程(或者多个)， 等待另外N个线程完成某个事情之后才能执行。
CyclicBarrier : N个线程相互等待，任何一个线程完成之前，所有的线程都必须等待。
这样应该就清楚一点了，对于CountDownLatch来说，重点是那个“一个线程”, 是它在等待， 而另外那N的线程在把“某个事情”做完之后可以继续等待，可以终止。而对于CyclicBarrier来说，重点是那N个线程，他们之间任何一个没有完成，所有的线程都必须等待。
CountDownLatch 是计数器, 线程完成一个就记一个, 就像 报数一样, 只不过是递减的.
CyclicBarrier像是一个（主线程）裁判，其他子线程是绕圈跑的运动员。每一轮都得等到所有运动员都跑到了终点（也是起点），裁判宣读下本轮的结果，然后再发令，运动员开始下一轮的绕圈跑。当然，裁判也可以没有任何动作，等所有运动员都到终点后，就直接发令开跑。
class Worker implements Runnable {
CyclicBarrier barrier;
int id;
int epoch;
public Worker(CyclicBarrier barrier, int id, int epoch) {
this.barrier = barrier;
this.id = id;
this.epoch = epoch;
}
@Override
public void run() {
for (int i = 0; i < epoch; ++i) {
System.out.println("epoch:"+i+ " worker " + id + " start");
try {
barrier.await();
} catch (BrokenBarrierException e) {
e.printStackTrace();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("epoch:"+i+ " worker " + id + " end");
try {
TimeUnit.MICROSECONDS.sleep(1);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
}
public static void main(String[] args) throws Exception{
int n = 3;
CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(n, new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
System.out.println("Master: all workers had come, now go!");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
for (int i = 0; i < n; ++i)
new Thread(new Worker(barrier, i, 3)).start();
}
output:
epoch:0 worker 1 start
epoch:0 worker 0 start
epoch:0 worker 2 start
Master: all workers had come, now go!
epoch:0 worker 1 end
epoch:0 worker 2 end
epoch:0 worker 0 end
epoch:1 worker 1 start
epoch:1 worker 0 start
epoch:1 worker 2 start
Master: all workers had come, now go!
epoch:1 worker 1 end
epoch:1 worker 2 end
epoch:1 worker 0 end
epoch:2 worker 0 start
epoch:2 worker 1 start
epoch:2 worker 2 start
Master: all workers had come, now go!
epoch:2 worker 0 end
epoch:2 worker 2 end
epoch:2 worker 1 end
http://blog.csdn.net/yanhandle/article/details/9016329
CountDownLatch举例
CountDownLatch是一个计数器闭锁，主要的功能就是通过await()方法来阻塞住当前线程，然后等待计数器减少到0了，再唤起这些线程继续执行。 这个类里主要有两个方法，一个是向下减计数器的方法:countdown(),其实现的核心代码如下:
public boolean tryReleaseShared(int releases) {
// Decrement count; signal when transition to zero
for (;;) {
int c = getState();
if (c == 0)
return false;
int nextc = c-1;
if (compareAndSetState(c, nextc))
return nextc == 0;
}
} 很简单，如果取得当前的状态为0,说明这个锁已经结束，直接返回false;如果没有结束，然后去设置计数器减1,如果compareAndSetState不成功，则继续循环执行。 而其中的一直等待计数器归零的方法是await()。
通过CountDownLatch可以做几件事情：
1. 主线程控制同时启动一组线程
final CountDownLatch count = new CountDownLatch(1);
for (int i = 0; i < 3; i++) {
new Thread("Thread" + i) {
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " wait");
try {
count.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " start");
}
}.start();
}
//等等三秒，否则有可能3个线程并没有全部进行await状态
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
count.countDown();2. 主线程等待各子线程全部执行完毕后再往下执行:
final CountDownLatch count = new CountDownLatch(3);
for (int i = 0; i < 3; i++) {
new Thread("Thread" + i) {
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " start");
count.countDown();
}
}.start();
}
try {
count.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("All end!!!");
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
/** *//**
* CyclicBarrier类似于CountDownLatch也是个计数器，
* 不同的是CyclicBarrier数的是调用了CyclicBarrier.await()进入等待的线程数，
* 当线程数达到了CyclicBarrier初始时规定的数目时，所有进入等待状态的线程被唤醒并继续。
* CyclicBarrier就象它名字的意思一样，可看成是个障碍，
* 所有的线程必须到齐后才能一起通过这个障碍。
* CyclicBarrier初始时还可带一个Runnable的参数，
* 此Runnable任务在CyclicBarrier的数目达到后，所有其它线程被唤醒前被执行。
*/
public class CyclicBarrierTest {
public static class ComponentThread implements Runnable {
CyclicBarrier barrier;// 计数器
int ID; // 组件标识
int[] array; // 数据数组
// 构造方法
public ComponentThread(CyclicBarrier barrier, int[] array, int ID) {
this.barrier = barrier;
this.ID = ID;
this.array = array;
}
public void run() {
try {
array[ID] = new Random().nextInt(100);
System.out.println("Component " + ID + " generates: " + array[ID]);
// 在这里等待Barrier处
System.out.println("Component " + ID + " sleep");
barrier.await();
System.out.println("Component " + ID + " awaked");
// 计算数据数组中的当前值和后续值
int result = array[ID] + array[ID + 1];
System.out.println("Component " + ID + " result: " + result);
} catch (Exception ex) {
}
}
}
/** *//**
* 测试CyclicBarrier的用法
*/
public static void testCyclicBarrier() {
final int[] array = new int[3];
CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(2, new Runnable() {
// 在所有线程都到达Barrier时执行
public void run() {
System.out.println("testCyclicBarrier run");
array[2] = array[0] + array[1];
}
});
// 启动线程
new Thread(new ComponentThread(barrier, array, 0)).start();
new Thread(new ComponentThread(barrier, array, 1)).start();
}
public static void main(String[] args) {
CyclicBarrierTest.testCyclicBarrier();
}
}
说明：在main中执行testCyclicBarrier方法
执行到CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(2, new Runnable()...)时
Runnable的参数是在CyclicBarrier的数目达到2时并且所有被CyclicBarrier.await()进入等待的线程被唤醒前执行。
所以继续执行下面的两个线程
new Thread(new ComponentThread(barrier, array, 0)).start();
new Thread(new ComponentThread(barrier, array, 1)).start();
执行public void run()方法，分别执行，互不影响
执行到barrier.await();时该线程进入等待状态，当两个线程都执行完barrier.await();时，进入到new CyclicBarrier(2, new Runnable()...)里面的方法， 执行完里面的方法后，等待的两个线程再次被唤醒，继续各自执行线程后面的语句。
首先在cyclicBarrier中设置线程数目n,
各个线程执行到barrier.await进入等待状态，
当各个线程调用cyclicBarrier中await的方法的次数达到n次时，
开始执行cyclicBarrier中定义的线程方法，待执行结束之后，等待的n个线程再次被唤醒，继续执行await之后的语句。
也就是说对于cyclicbarrier而言，不知道执行各个线程是啥，只知道一旦自己的await被调用了n次，自己内部的线程就开始执行，执行完之后，被堵塞的n个线程才继续执行
CyclicBarrier 支持一个可选的 Runnable 命令，在一组线程中的最后一个线程到达之后（但在释放所有线程之前），该命令只在每个屏障点运行一次。
若在继续所有参与线程之前更新共享状态，此屏障操作 很有用。
示例用法：下面是一个在并行分解设计中使用 barrier 的例子：
final int N;
final float[][] data;
final CyclicBarrier barrier;
class Worker implements Runnable {
int myRow;
Worker( int row) { myRow = row; }
public void run() {
while (!done()) {
processRow(myRow);
try {
barrier.await();
} catch (InterruptedException ex) {
return;
} catch (BrokenBarrierException ex) {
return;
}
}
}
}
public Solver( float[][] matrix) {
data = matrix;
N = matrix.length;
barrier = new CyclicBarrier(N,
new Runnable() {
public void run() {
mergeRows(
);
}
});
for ( int i = 0; i < N; ++i)
new Thread( new Worker(i)).start();
waitUntilDone();
}
}
在这个例子中，每个 worker 线程处理矩阵的一行，在处理完所有的行之前，该线程将一直在屏障处等待。
处理完所有的行之后，将执行所提供的 Runnable 屏障操作，并合并这些行。
如果合并者确定已经找到了一个解决方案，那么 done() 将返回 true，所有的 worker 线程都将终止。
如果屏障操作在执行时不依赖于正挂起的线程，则线程组中的任何线程在获得释放时都能执行该操作。
为方便此操作，每次调用 await() 都将返回能到达屏障处的线程的索引。然后，您可以选择哪个线程应该执行屏障操作，例如：
if (barrier.await() == 0) {
// log the completion of this iteration
}对于失败的同步尝试，CyclicBarrier 使用了一种要么全部要么全不 (all-or-none) 的破坏模式：如果因为中断、失败或者超时等原因，导致线程过早地离开了屏障点，那么在该屏障点等待的其他所有线程也将通过 BrokenBarrierException（如果它们几乎同时被中断，则用 InterruptedException）以反常的方式离开。
内存一致性效果：线程中调用 await() 之前的操作 happen-before 那些是屏障操作的一部份的操作，后者依次 happen-before 紧跟在从另一个线程中对应 await() 成功返回的操作。
(1)await
public int await() throws InterruptedException, BrokenBarrierException在所有参与者都已经在此 barrier 上调用 await 方法之前，将一直等待。
如果当前线程不是将到达的最后一个线程，出于调度目的，将禁用它，且在发生以下情况之一前，该线程将一直处于休眠状态：
最后一个线程到达；或者
其他某个线程中断当前线程；或者
其他某个线程中断另一个等待线程；或者
其他某个线程在等待 barrier 时超时；或者
其他某个线程在此 barrier 上调用 reset()。
如果当前线程：
在进入此方法时已经设置了该线程的中断状态；或者
在等待时被中断
则抛出 InterruptedException，并且清除当前线程的已中断状态。
如果在线程处于等待状态时 barrier 被 reset()，或者在调用 await 时 barrier 被损坏，抑或任意一个线程正处于等待状态，则抛出 BrokenBarrierException 异常。
如果任何线程在等待时被 中断，则其他所有等待线程都将抛出 BrokenBarrierException 异常，并将 barrier 置于损坏状态。
如果当前线程是最后一个将要到达的线程，并且构造方法中提供了一个非空的屏障操作，则在允许其他线程继续运行之前，当前线程将运行该操作。
如果在执行屏障操作过程中发生异常，则该异常将传播到当前线程中，并将 barrier 置于损坏状态。
返回：
到达的当前线程的索引，其中，索引 getParties() - 1 指示将到达的第一个线程，零指示最后一个到达的线程
抛出：
InterruptedException - 如果当前线程在等待时被中断
BrokenBarrierException - 如果另一个 线程在当前线程等待时被中断或超时，或者重置了 barrier，或者在调用 await 时 barrier 被损坏，抑或由于异常而导致屏障操作（如果存在）失败。
(2)getNumberWaiting
public int getNumberWaiting()返回当前在屏障处等待的参与者数目。此方法主要用于调试和断言。
返回：
当前阻塞在 await() 中的参与者数目。
应用实例：
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
public class CyclicBarrierTest {
public static void main(String[] args) {
final CyclicBarrier cb = new CyclicBarrier(3); // 这个团队中共有3个队员,即需要3个线程
ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(3); // 在线程池中放入三个线程
for ( int i = 0; i < 3; i++) { // 开启三个任务
es.execute( new Runnable() {
@Override
public void run() {
for ( int i = 0; i < 5; i++) {
try {
Thread.sleep( new Random().nextInt(5000));
System.out.print(Thread.currentThread().getName()
+ "已到达集合点" + (i + 1) + "，现在共有"
+ (cb.getNumberWaiting() + 1) + "个线程到达");
// 如果有2个线程已经在等待，那么最后一个线程到达后就可以一起开始后面操作
if (cb.getNumberWaiting() + 1 == 3) {
System.out.println("，全部到齐，出发去下一个目标");
} else {
System.out.println("，正在等待");
}
cb.await();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
});
}
es.shutdown();
}
}
运行结果：
pool-1-thread-3已到达集合点1，现在共有1个线程到达，正在等待
pool-1-thread-2已到达集合点1，现在共有2个线程到达，正在等待
pool-1-thread-1已到达集合点1，现在共有3个线程到达，全部到齐，出发去下一个目标
pool-1-thread-3已到达集合点2，现在共有1个线程到达，正在等待
pool-1-thread-1已到达集合点2，现在共有2个线程到达，正在等待
pool-1-thread-2已到达集合点2，现在共有3个线程到达，全部到齐，出发去下一个目标
pool-1-thread-1已到达集合点3，现在共有1个线程到达，正在等待
pool-1-thread-2已到达集合点3，现在共有2个线程到达，正在等待
pool-1-thread-3已到达集合点3，现在共有3个线程到达，全部到齐，出发去下一个目标
pool-1-thread-1已到达集合点4，现在共有1个线程到达，正在等待
pool-1-thread-2已到达集合点4，现在共有2个线程到达，正在等待
pool-1-thread-3已到达集合点4，现在共有3个线程到达，全部到齐，出发去下一个目标
pool-1-thread-2已到达集合点5，现在共有1个线程到达，正在等待
pool-1-thread-3已到达集合点5，现在共有2个线程到达，正在等待
pool-1-thread-1已到达集合点5，现在共有3个线程到达，全部到齐，出发去下一个目标