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CountDownLatch和CyclicBarrier

news 2025/6/7 5:45:42

1. CountDownLatch和CyclicBarrier：让多线程步调一致

1.1. 应用背景

应用背景：对账系统优化

系统逻辑：

1. 用户下单 → 订单库；
2. 物流发货 → 派送单库；
3. 对账系统每日校验是否存在异常订单。

原始代码流程：

- 单线程串行执行：查订单 → 查派送单 → 对账 → 写入差异库；
- 性能瓶颈：getPOrders() 和 getDOrders() 查询操作耗时。

1.2. 优化方案

1. 第一阶段优化：多线程并行查询

改进点：

getPOrders() 和 getDOrders() 可并行，无依赖顺序。

实现方式：手动创建线程 + join()

Thread T1 = new Thread(() -> { pos = getPOrders(); });
Thread T2 = new Thread(() -> { dos = getDOrders(); });
T1.start(); T2.start();
T1.join(); T2.join(); // 主线程等待

优点：能有效利用 CPU，提高查询并发效率。
缺点：每次循环都创建线程，开销大，不可复用。

2. 第二阶段优化：线程池 + CountDownLatch

问题：

使用线程池复用线程后，不能再用 join() 等待线程结束。

解决方案：CountDownLatch

功能：一个线程等待其他多个线程完成操作。
用法：

CountDownLatch latch = new CountDownLatch(2);executor.execute(() -> { pos = getPOrders(); latch.countDown(); });
executor.execute(() -> { dos = getDOrders(); latch.countDown(); });latch.await(); // 等两个查询完成
diff = check(pos, dos); save(diff);

优点：线程可复用，性能更优。
特性：一次性使用，计数器不能重置。

3. 第三阶段优化：完全并行处理

目标：

查询操作与对账操作并行：生产者-消费者模型

技术设计：

两个线程 T1/T2 分别作为“生产者”，放入两个队列 pos / dos；
一个线程 T3 作为“消费者”，从两个队列中取出一对数据，进行对账。

步调一致 + 回调触发：使用 CyclicBarrier

问题：

如何保证 T1 和 T2 查询步调一致？
如何在它们都完成后触发对账操作（T3）？

解决方案：CyclicBarrier

功能：一组线程互相等待，计数器归零自动重置，并可执行回调函数。
用法示例：

final CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(2, () -> {executor.execute(() -> check()); // 回调：执行对账
});Thread T1 = new Thread(() -> {while(存在未对账订单){pos.add(getPOrders());barrier.await(); // 等待 T2}
});
Thread T2 = new Thread(() -> {while(存在未对账订单){dos.add(getDOrders());barrier.await(); // 等待 T1}
});

对账逻辑：

void check() {P p = pos.remove(0);D d = dos.remove(0);diff = check(p, d);save(diff);
}

CyclicBarrier 特点：

特性	描述
可重用	自动重置计数器，适合循环场景
回调机制	当所有线程到达屏障点时，自动触发操作
用途	多线程“并肩作战”场景，例如同步起跑

CountDownLatch vs. CyclicBarrier 对比总结：

特性	CountDownLatch	CyclicBarrier
作用场景	一个线程等待多个线程	多个线程互相等待
是否可重用	❌ 不可重用	✅ 可重用
回调机制	❌ 无回调	✅ 有回调
类比场景	旅游团团长等所有人到齐	驴友一起出发不离不弃