JDK源码之线程并发协调神器CountDownLatch和CyclicBarrier详解

在Java并发编程中，经常需要进行线程间的协调，以达到控制线程执行顺序、提高程序运行效率等目的。CountDownLatch和CyclicBarrier是Java中最常用的线程协调工具，本文将详细介绍这两个工具的用法和源码实现细节。

CountDownLatch

CountDownLatch是一种多线程控制工具，它可以使一个或多个线程等待一组线程完成某些操作后再执行。CountDownLatch中维护一个计数器，初始值为计数器的数量，每个线程完成任务时将计数器减1，直到计数器变为0，阻塞在CountDownLatch上等待的线程才继续执行。

下面是一个CountDownLatch的简单示例：

public class CountDownLatchDemo {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        CountDownLatch latch = new CountDownLatch(2);

        new Thread(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " starts to run.");
            try {
                Thread.sleep(2000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " finishes.");
            latch.countDown();
        }, "Thread-1").start();

        new Thread(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " starts to run.");
            try {
                Thread.sleep(3000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " finishes.");
            latch.countDown();
        }, "Thread-2").start();

        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is waiting.");
        latch.await();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " continues to run.");
    }

}

以上代码中，我们创建了一个CountDownLatch并设置计数器值为2，启动两个线程模拟执行任务，并在任务完成后通过countDown()方法将计数器-1，最后在主线程中通过await()方法阻塞等待两个任务执行完成，当计数器为0时，主线程继续执行。

CyclicBarrier

CyclicBarrier也是一种多线程控制工具，它允许定义一组固定数量的线程，在所有线程都达到一个屏障点时，再同时触发执行某个操作。CyclicBarrier可以反复使用，即达到屏障点后，线程可以重新开始进入下一个循环执行。

下面是一个CyclicBarrier的简单示例：

public class CyclicBarrierDemo {

    public static void main(String[] args) {
        CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(3, () -> System.out.println("All threads are ready."));

        new Thread(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is ready.");
            try {
                barrier.await();
            } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " continues to run.");
        }, "Thread-1").start();

        new Thread(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is ready.");
            try {
                barrier.await();
            } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " continues to run.");
        }, "Thread-2").start();

        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is ready.");
        try {
            barrier.await();
        } catch (InterruptedException | BrokenBarrierException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " continues to run.");
    }

}

以上代码中，我们创建了一个CyclicBarrier并设置固定数量为3，在三个线程都到达屏障点时，打印一行提示信息。我们启动两个线程和主线程，并在每个线程到达屏障点后调用await()方法阻塞等待，当所有线程都到达屏障点时，才会一起继续执行。