Java中CountDownLatch和CyclicBarrier的区别与详解

一.CountDownLatch 和 CyclicBarrier的区别

先理清一个关键区别：CountDownLatch 的计数器可以大于或等于线程数，而 CyclicBarrier 的计数器则严格等于线程数。前者由其他线程控制放行时机，后者则由自身机制统一同步——这一点直接决定了它们的使用场景完全不同。

二.详解

CountDownLatch

说明： 一个线程等待其他线程执行完之后再执行，相当于加强版的 join。初始化时需要设定一个计数器数值（注意：这个数值不一定跟线程数相同，但必须大于等于线程数；单个线程内也可以多次进行扣减）。只有当计数器扣减至 0 时，等待的线程才会继续向下执行。

举例说明：
拿 LOL 开黑来打个比方：所有玩家必须全部点下“准备”按钮，游戏才能正式开始。这里的“开始游戏”可以理解为主线程，“玩家准备”就是其他线程。在其他线程没有全部准备完毕之前，主线程一直处于等待状态；一旦所有玩家都准备完成，主线程就会执行下一步——开始游戏。

代码示例

public class CountDownLatchTest {
    private static CountDownLatch countDownLatsh = new CountDownLatch(5);

    private static class Player implements Runnable{
        private Integer index;
        public Player(Integer index){
            this.index = index;
        }

        @Override
        public void run() {
            System.out.println("玩家"+index+"准备完成");
            countDownLatsh.countDown();
        }
    }

  
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    
        for(int i = 0; i < 5; i++){
            Player player = new Player(i);
            Thread thread = new Thread(player);
            thread.start();
        }
        countDownLatsh.await();

        System.out.println("玩家准备完毕，开始游戏");
    }
}

运行结果

玩家0准备完成
玩家1准备完成
玩家2准备完成
玩家3准备完成
玩家4准备完成
玩家准备完毕，开始游戏

CyclicBarrier

说明： 让一组线程到达某个“屏障”后被阻塞，直到最后一个线程到达，屏障才会开放，所有被阻塞的线程继续执行。它与 CountDownLatch 的关键区别在于：CyclicBarrier 的计数器必须与线程数相等。此外，CyclicBarrier 还支持一个可选的 Runnable barrierAction 参数——当所有线程到达屏障后，这个任务会被自动执行一次。

举例说明：
假设公司组织团建活动，要翻越三个障碍物。每个人翻越每个障碍所用的时间不同，但公司要求所有人必须在翻越完当前障碍后，一起开始下一个障碍。换句话说，跨过第一个障碍后全员集合，再一起跨第二个，以此类推。每个员工就是一个“其他线程”，当所有人都翻越完所有障碍后程序结束。至于主线程？它可能早就跑完了，这里不用管它。

代码示例

public class CyclicBarrierTest {

    private static CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(5);
    
    public static class Surmount implements Runnable{
        @Override
        public void run() {

            try {
                for(int i = 1; i < 4; i++){
                    Random rand = new Random();
                    int randomNum = rand.nextInt((3000 - 1000) + 1) + 1000;//产生1000到3000之间的随机整数
                    Thread.sleep(randomNum);
                    String name = Thread.currentThread().getName();
                    System.out.println(name+"翻过了第" + i +"个障碍");
                    cyclicBarrier.await();
                }
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (BrokenBarrierException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
    
    public static void main(String[] args){
        for (int i = 1; i < 6; i++){
            Thread thread = new Thread(new Surmount(),"选手"+ i );
            thread.start();
        }
        System.out.println("main is end");
    }
}

运行结果：

main is end
选手4翻过了第1个障碍
选手2翻过了第1个障碍
选手1翻过了第1个障碍
选手5翻过了第1个障碍
选手3翻过了第1个障碍
选手1翻过了第2个障碍
选手4翻过了第2个障碍
选手3翻过了第2个障碍
选手5翻过了第2个障碍
选手2翻过了第2个障碍
选手5翻过了第3个障碍
选手2翻过了第3个障碍
选手1翻过了第3个障碍
选手4翻过了第3个障碍
选手3翻过了第3个障碍