闭锁和栅栏的区分以及适用场景-闭锁和栅栏的区别

开篇

相信小伙伴对这个两个词或多或少都有些了解，他们是在并发编程中常用的线程通讯工具。两者十分相似，但是又有不同，导致很多小伙伴也包括我在内产生了很多困惑：他们两个究竟有什么区别，以及适用于什么场景呢?

下面听我缓缓道来，不想看例子或者过程的小伙伴可以拉到最下面看总结呦

闭锁

闭锁(CountDownLatch)坊间俗称计数器，官方(谷歌机翻，哈哈)解释：

/** 
 * A synchronization aid that allows one or more threads to wait until 
 * a set of operations being performed in other threads completes. 
 */ 
 
允许一个或多个线程等待，直到在其他线程中执行的一组操作完成的同步辅助程序。

大概意思就是说，可以有一个或者多个线程，等待其他线程都完成某个操作后，再继续执行。

什么意思呢?举个栗子吧：

生活中应该经常遇见一种情况，坐公交车是，尤其是始发站，司机师傅往往为了一次拉更多的乘客，会等到车上乘客的数量到达一定程度以后才会发车。测试代码如下：

public static void main(String[] args) { 
        List<Passenger> list = new ArrayList<>(); 
        Passenger p1 = new Passenger("看会书"); 
        Passenger p2 = new Passenger("看会手机"); 
        Passenger p3 = new Passenger("看会风景"); 
        Passenger p4 = new Passenger("看会售票员"); 
        list.add(p1); 
        list.add(p2); 
        list.add(p3); 
        list.add(p4); 
        ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(20, 200, 1000, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<>(3), new ThreadFactory() { 
            private ThreadGroup group = (null == System.getSecurityManager() ? Thread.currentThread().getThreadGroup() : System.getSecurityManager().getThreadGroup()); 
            private AtomicInteger num = new AtomicInteger(); 
            @Override 
            public Thread newThread(Runnable r) { 
                Thread thread = new Thread(group, r,"zoo" + num.getAndIncrement(),0); 
                thread.setDaemon(false); 
                return thread; 
            } 
        }, new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()); 
        //设定闭锁释放阈值 
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(list.size()); 
        log.error("司机师傅人够一车再发车，等会人吧..."); 
        for (Passenger p : list) { 
            executor.execute(()->gotoZOO(p,countDownLatch)); 
        } 
        try { 
            countDownLatch.await(); 
            log.error("人够了，起飞！"); 
            executor.shutdown(); 
        } catch (InterruptedException e) { 
            e.printStackTrace(); 
        } 
 
    } 
 
    private static void  gotoZOO(Passenger p,CountDownLatch countDownLatch){ 
        log.error("{}的乘客上车啦",p.getDoWhat()); 
        try { 
            countDownLatch.countDown(); 
            log.error("{}",p.doWhatOnBus()); 
        } catch (Exception e) { 
            e.printStackTrace(); 
        } 
    } 
 
    static class Passenger{ 
        private String doWhat; 
 
        public Passenger(String doWhat) { 
            this.doWhat = doWhat; 
        } 
 
        public String getDoWhat() { 
            return doWhat; 
        } 
 
        public String doWhatOnBus() { 
            return "车上好无聊啊，"+doWhat+"吧！"; 
        } 
    }

执行结果

23:46:34.698 [main] ERROR com.test - 司机师傅人够一车再发车，等会人吧... 
23:46:34.757 [zoo1] ERROR com.test - 看会手机的乘客上车啦 
23:46:34.758 [zoo3] ERROR com.test - 看会售票员的乘客上车啦 
23:46:34.757 [zoo0] ERROR com.test - 看会书的乘客上车啦 
23:46:34.759 [zoo1] ERROR com.test - 车上好无聊啊，看会手机吧！ 
23:46:34.759 [zoo3] ERROR com.test - 车上好无聊啊，看会售票员吧！ 
23:46:34.757 [zoo2] ERROR com.test - 看会风景的乘客上车啦 
23:46:34.759 [zoo0] ERROR com.test - 车上好无聊啊，看会书吧！ 
23:46:34.759 [zoo2] ERROR com.test - 车上好无聊啊，看会风景吧！ 
23:46:34.759 [main] ERROR com.test - 人够了，起飞！

司机师傅(主线程)要等上了4个乘客以后才发车(等待4个子线程完成完成某件事以后调用countDown方法)，而乘客上车(调用countDown)以后该做自己的事还做自己的事情，不会因为上了车就傻呆呆的什么都不干了(不会因为调用了countDown而阻塞自身)。等司机师傅看人够了(到达设定阈值)，就发车了。

闭锁总结：

主线程调用await后会阻塞等待其他子线程调用countDown方法将设定阈值减至0，然后在继续执行。
而子线程不会因为调用了countDown方法而阻塞

栅栏

栅栏(CyclicBarrier)官方解释：

/** 
 * A synchronization aid that allows a set of threads to all wait for 
 * each other to reach a common barrier point.  CyclicBarriers are 
 * useful in programs involving a fixed sized party of threads that 
 * must occasionally wait for each other. The barrier is called 
 * <em>cyclic</em> because it can be re-used after the waiting threads 
 * are released. 
 */ 
同步帮助，允许一组线程互相等待，以达到共同的障碍点。 CyclicBarriers在涉及固定大小的线程方的程序中很有用，这些线程有时必须互相等待。该屏障称为<em> cyclic </ em>，因为它可以在释放等待线程后重新使用。

从类注释上我们可以大致了解到，他是运用在一组，也即是多个线程中的，当所有线程到达某个状态前一直阻塞，直到所有线程都达到后再继续执行。而且是可以重复使用的。

上面的描述还是太晦涩了，还是举个栗子：

我们小时候学校都组织过春游，规定好地点，等人到齐了就一起进去玩。写了个简单的例子，看这种场景栅栏是怎么工作的

public static void main(String[] args) { 
        List<Boy> list = new ArrayList<>(); 
        Boy boy1 = new Boy("看老虎"); 
        Boy boy2 = new Boy("看猩猩"); 
        Boy boy3 = new Boy("看狮子"); 
        Boy boy4 = new Boy("看售票员"); 
        list.add(boy1); 
        list.add(boy2); 
        list.add(boy3); 
        list.add(boy4); 
        ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(20, 200, 1000, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue<>(3), new ThreadFactory() { 
            private ThreadGroup group = (null == System.getSecurityManager() ? Thread.currentThread().getThreadGroup() : System.getSecurityManager().getThreadGroup()); 
            private AtomicInteger num = new AtomicInteger(); 
            @Override 
            public Thread newThread(Runnable r) { 
                Thread thread = new Thread(group, r,"zoo" + num.getAndIncrement(),0); 
                thread.setDaemon(false); 
                return thread; 
            } 
        }, new ThreadPoolExecutor.CallerRunsPolicy()); 
        //初始化栅栏，设置障碍点阈值 
        CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(list.size()); 
        for (Boy boy : list) { 
            executor.execute(()->gotoZOO(boy,cyclicBarrier)); 
        } 
    } 
 
    private static void  gotoZOO(Boy boy,CyclicBarrier cyclicBarrier){ 
        log.error("人还没到齐呢，等一下吧,{}的小男孩开始等待",boy.getWhere()); 
        try { 
            cyclicBarrier.await(); 
            log.error("{}",boy.goWhere()); 
        } catch (Exception e) { 
            e.printStackTrace(); 
        } 
    } 
 
    static class Boy{ 
        private String where; 
        public Boy(String where) { 
            this.where = where; 
        } 
 
        public String getWhere() { 
            return where; 
        } 
 
        public String goWhere() { 
            return "人到齐了，我要去"+where+"啦！"; 
        } 
    }

执行结果：

22:05:59.476 [zoo2] ERROR com.test - 人还没到齐呢，等一下吧,看狮子的小男孩开始等待 
22:05:59.477 [zoo1] ERROR com.test - 人还没到齐呢，等一下吧,看猩猩的小男孩开始等待 
22:05:59.477 [zoo0] ERROR com.test - 人还没到齐呢，等一下吧,看老虎的小男孩开始等待 
22:05:59.476 [zoo3] ERROR com.test - 人还没到齐呢，等一下吧,看售票员的小男孩开始等待 
22:05:59.484 [zoo0] ERROR com.test - 人到齐了，我要去看老虎啦！ 
22:05:59.484 [zoo2] ERROR com.test - 人到齐了，我要去看狮子啦！ 
22:05:59.484 [zoo3] ERROR com.test - 人到齐了，我要去看售票员啦！ 
22:05:59.484 [zoo1] ERROR com.test - 人到齐了，我要去看猩猩啦！

我们可以发现前三个小男孩在到达以后都没有进到动物园里，而是直到第四个小男孩来到以后，四个小男孩才进入动物园，在此之前每来一个小朋友就多一个小朋友等待(每个线程调用await方法)，直到等待所有人到齐(线程阻塞等待达到栅栏障碍点4)，各个小男孩再去继续进入动物园看动物(各线程继续执行自己的任务)。就像是动物园大门的栅栏，买的是团体票，每次必须人到齐才放开让小朋友进去一样。

栅栏总结

各子线程相互等待，直到达到栅栏初始化时的阈值，则继续执行

区分以及个人理解

闭锁：有点类似于一个统计功能(可能这也是为什么他俗称计数器)，主线程调用await方法阻塞等待统计结果，而子线程只负责在达到统计要求时调用countDown方法告诉主线程我好了，而不会阻塞本身;有一个负责接收结果(主线程)和一个或多个发送数量的(子线程);

栅栏：首先在线程调用await方法时会阻塞当前线程，其次个人理解他没有类似像闭锁那样的主子的关系，他是各个线程相互等待，都到达某个点的时候，则继续执行。

适用场景

其实从上面的区分就能看出一些：如果是需要将多线程执行完成与否的接口汇总到某一个线程中，然后再继续执行的情况，比如每条线程计算一个指标，都计算完成以后再计算所有指标的总和或者其他的，就可以使用闭锁;

而如果只是各个线程需要等各个线程都完成了，再继续自己的事，可以使用栅栏，比如ABC三个线程分别去获取123三个指标，然后再A要取这三个数的平均数，B要取总和，C要取方差，那就需要等ABC都先取完了123这三个指标，才能计算，这时候就可以用到栅栏了。

总结

这两种都是非常好的线程通讯工具，不过细节还是有所差异。

总得来说就是：

闭锁是为了在某一条线程等待获取到其他线程的执行结果;
而栅栏则是线程间的相互等待，然后再同时开始做各自的事情

最后

文中的代码只是为了比较好的说明两种工具的差异，写的不好还请小伙伴们多多包涵，如果发现有哪点写的不对的也欢迎大家伙们留言，我们共同进步!最后如果小伙伴觉得文章不错，不妨动动小手点个赞再走，不要下次一定呦~