Java基础： CountDownLatch和wait noftify方法、join方法有什么区别

我会带着你远行 2023-10-12 09:39 85阅读 0赞

## CountDownLatch和wait noftify方法有什么区别 ##

CountDownLatch和wait/notify方法是在多线程编程中用于线程之间的协调和同步的机制，但它们有一些区别。

1.  功能和用途：
    
     *  CountDownLatch：CountDownLatch是一个计数器，用于等待其他线程完成一组操作。它通过一个初始计数值来初始化，然后在每个线程完成操作时进行递减操作，直到计数值变为0，等待的线程才会被唤醒继续执行。
     *  wait/notify：wait/notify是Java中对象的内置方法，用于线程之间的等待和唤醒操作。wait方法用于使当前线程等待，直到其他线程通过notify方法唤醒它。notify方法用于唤醒一个等待中的线程。
2.  使用方式：
    
     *  CountDownLatch：CountDownLatch的使用方式相对简单，通过调用await()方法来等待计数值变为0，通过调用countDown()方法来递减计数值。
     *  wait/notify：wait/notify是通过在synchronized块中调用wait和notify方法来进行线程的等待和唤醒。通常需要使用共享对象的monitor（锁对象）来进行同步。
3.  同步机制：
    
     *  CountDownLatch：CountDownLatch是一种单向的同步机制，即主线程等待其他线程完成，但其他线程无法等待主线程完成。
     *  wait/notify：wait/notify是基于共享对象的同步机制，允许线程之间的相互等待和唤醒。
4.  线程之间的关系：
    
     *  CountDownLatch：CountDownLatch适用于一个线程（或多个线程）等待其他多个线程的情况。
     *  wait/notify：wait/notify适用于多个线程之间的相互协作和通信。

综上所述，CountDownLatch和wait/notify方法在功能、使用方式、同步机制和线程之间的关系等方面存在一些区别。CountDownLatch适用于一个线程等待其他多个线程的情况，而wait/notify方法适用于多个线程之间的相互协作和通信。

## CountDownLatch和join有什么区别 ##

CountDownLatch和join是多线程编程中用于线程之间的协调和同步的机制，它们有一些区别。

1.  使用方式：
    
     *  CountDownLatch：CountDownLatch是通过一个计数器来实现线程的等待和唤醒。主线程调用await()方法等待计数器变为0，其他线程通过countDown()方法递减计数器。
     *  join：join是通过调用线程对象的join()方法实现线程的等待。一个线程调用另一个线程的join()方法，等待该线程执行完成后再继续执行。
2.  同步对象：
    
     *  CountDownLatch：CountDownLatch使用一个计数器作为同步对象，主线程等待其他线程通过countDown()方法将计数器减为0。
     *  join：join使用线程对象作为同步对象，一个线程等待另一个线程的执行完成。
3.  等待方式：
    
     *  CountDownLatch：主线程通过await()方法等待计数器变为0，等待其他线程完成。
     *  join：一个线程通过调用另一个线程的join()方法等待其执行完成。
4.  线程间的关系：
    
     *  CountDownLatch：CountDownLatch适用于一个线程等待其他多个线程的情况，主线程等待其他线程的完成。
     *  join：join适用于一个线程等待另一个线程的完成，一个线程等待指定的线程执行完成。
5.  可重用性：
    
     *  CountDownLatch：CountDownLatch的计数器只能减少，一旦计数器变为0，无法重置。
     *  join：join方法可以在一个线程执行完成后重新使用，等待同一个线程的多次执行。

综上所述，CountDownLatch和join在使用方式、同步对象、等待方式、线程间关系和可重用性等方面存在一些区别。CountDownLatch适用于一个线程等待其他多个线程的情况，通过计数器进行等待和唤醒。join适用于一个线程等待另一个线程的完成，通过调用线程对象的join()方法进行等待。

## join代码示例 ##

下面是一个使用`join`方法的示例代码：

public class JoinExample {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            Thread thread1 = new Thread(() -> {
        
                System.out.println("Thread 1 started");
                try {
        
                    Thread.sleep(2000); // 模拟线程1的耗时操作
                } catch (InterruptedException e) {
        
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("Thread 1 completed");
            });
    
            Thread thread2 = new Thread(() -> {
        
                System.out.println("Thread 2 started");
                try {
        
                    Thread.sleep(3000); // 模拟线程2的耗时操作
                } catch (InterruptedException e) {
        
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("Thread 2 completed");
            });
    
            thread1.start();
            thread2.start();
    
            try {
        
                System.out.println("Main thread waiting for thread 1 and thread 2 to complete");
                thread1.join(); // 等待线程1执行完成
                thread2.join(); // 等待线程2执行完成
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
    
            System.out.println("Main thread completed");
        }
    }

在上述示例中，我们创建了两个线程`thread1`和`thread2`，它们分别执行一些耗时的操作。在主线程中，我们通过调用`thread1.join()`和`thread2.join()`方法来等待`thread1`和`thread2`执行完成。这样，主线程会等待两个子线程执行完毕后再继续执行。最后，主线程输出"Main thread completed"。

注意，`join`方法会阻塞调用线程，直到被调用的线程执行完成。在上述示例中，主线程在调用`join`方法后会阻塞等待`thread1`和`thread2`的执行完成，然后才会继续执行后面的代码。

### 为上述代码添加统计耗时 ###

以下是添加了耗时统计的完整代码示例：

public class JoinExample {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            Thread thread1 = new Thread(() -> {
        
                System.out.println("Thread 1 started");
                long startTime = System.currentTimeMillis();
                try {
        
                    Thread.sleep(2000); // 模拟线程1的耗时操作
                } catch (InterruptedException e) {
        
                    e.printStackTrace();
                }
                long endTime = System.currentTimeMillis();
                System.out.println("Thread 1 completed in " + (endTime - startTime) + " milliseconds");
            });
    
            Thread thread2 = new Thread(() -> {
        
                System.out.println("Thread 2 started");
                long startTime = System.currentTimeMillis();
                try {
        
                    Thread.sleep(3000); // 模拟线程2的耗时操作
                } catch (InterruptedException e) {
        
                    e.printStackTrace();
                }
                long endTime = System.currentTimeMillis();
                System.out.println("Thread 2 completed in " + (endTime - startTime) + " milliseconds");
            });
    
            thread1.start();
            thread2.start();
    
            try {
        
                System.out.println("Main thread waiting for thread 1 and thread 2 to complete");
                long startTime = System.currentTimeMillis();
                thread1.join(); // 等待线程1执行完成
                thread2.join(); // 等待线程2执行完成
                long endTime = System.currentTimeMillis();
                System.out.println("Main thread completed in " + (endTime - startTime) + " milliseconds");
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

在上述代码中，我们在线程`thread1`和`thread2`的执行代码中添加了计算耗时的逻辑。在主线程中，我们在调用`join`方法前记录了开始时间，然后在`join`方法返回后记录了结束时间，从而计算出主线程的耗时。同样地，在线程`thread1`和`thread2`的执行代码中也记录了各自的开始时间和结束时间，并输出了执行耗时。

这样，我们就可以得到每个线程的执行耗时以及主线程的总体耗时信息。

## wait notify代码示例 ##

以下是使用 `wait()` 和 `notify()` 方法的代码示例：

public class WaitNotifyExample {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            final Object lock = new Object(); // 创建一个共享的对象作为锁
    
            Thread thread1 = new Thread(() -> {
        
                synchronized (lock) {
        
                    try {
        
                        System.out.println("Thread 1 started");
                        lock.wait(); // 线程1等待
                        System.out.println("Thread 1 resumed");
                    } catch (InterruptedException e) {
        
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            });
    
            Thread thread2 = new Thread(() -> {
        
                synchronized (lock) {
        
                    System.out.println("Thread 2 started");
                    lock.notify(); // 唤醒等待中的线程1
                    System.out.println("Thread 2 completed");
                }
            });
    
            thread1.start();
            thread2.start();
        }
    }

在上述代码中，我们创建了两个线程 `thread1` 和 `thread2`，它们共享一个对象 `lock` 作为锁。在线程 `thread1` 中，我们使用 `synchronized` 关键字获取 `lock` 锁，并在 `lock.wait()` 处调用 `wait()` 方法使线程进入等待状态。线程 `thread2` 中，我们同样使用 `synchronized` 关键字获取 `lock` 锁，并在 `lock.notify()` 处调用 `notify()` 方法唤醒等待中的线程。这样，线程 `thread1` 将被唤醒并继续执行。

请注意，在使用 `wait()` 和 `notify()` 方法时，必须在同步块中调用它们，并且必须获取相同的锁对象。这样才能确保线程之间的正确通信和同步。

## CountDownLatch代码示例 ##

以下是使用 `CountDownLatch` 的代码示例：

import java.util.concurrent.CountDownLatch;
    
    public class CountDownLatchExample {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            int numThreads = 3; // 线程数量
    
            CountDownLatch latch = new CountDownLatch(numThreads); // 创建一个计数器，初始计数值为线程数量
    
            for (int i = 0; i < numThreads; i++) {
        
                Thread thread = new Thread(() -> {
        
                    System.out.println("Thread started");
                    // 模拟线程执行耗时操作
                    try {
        
                        Thread.sleep(2000);
                    } catch (InterruptedException e) {
        
                        e.printStackTrace();
                    }
                    System.out.println("Thread completed");
                    latch.countDown(); // 计数器减一
                });
                thread.start();
            }
    
            try {
        
                System.out.println("Main thread waiting for all threads to complete");
                latch.await(); // 等待计数器变为0
                System.out.println("All threads completed");
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

在上述代码中，我们创建了一个 `CountDownLatch` 对象，并将线程数量作为初始计数值传入。然后，我们创建了多个线程，在每个线程的执行逻辑中，首先输出 “Thread started”，然后模拟线程执行耗时操作，最后输出 “Thread completed”，并调用 `countDown()` 方法将计数器减一。

在主线程中，我们调用 `latch.await()` 方法来等待计数器变为0。这将使主线程阻塞，直到所有线程完成其工作并将计数器减为0。最后，主线程输出 “All threads completed”。

`CountDownLatch` 的作用是在主线程中等待其他线程完成特定操作后再继续执行。通过适当地使用 `CountDownLatch`，我们可以实现线程之间的协调和同步。

### 为上述代码加入耗时统计 ###

以下是在示例代码中加入耗时统计的修改版本：

package com.zxl.day_20230603;
    
    import java.util.concurrent.CountDownLatch;
    
    import java.util.concurrent.CountDownLatch;
    
    public class CountDownLatchExample {
        
        public static void main(String[] args) {
        
            int numThreads = 3; // 线程数量
    
            CountDownLatch latch = new CountDownLatch(numThreads); // 创建一个计数器，初始计数值为线程数量
    
            for (int i = 0; i < numThreads; i++) {
        
                Thread thread = new Thread(() -> {
        
                    System.out.println("Thread started");
                    long threadStartTime = System.currentTimeMillis(); // 记录线程开始时间
                    // 模拟线程执行耗时操作
                    try {
        
                        Thread.sleep(2000);
                    } catch (InterruptedException e) {
        
                        e.printStackTrace();
                    }
                    long threadEndTime = System.currentTimeMillis(); // 记录线程结束时间
                    System.out.println("Thread completed");
                    System.out.println("Thread execution time: " + (threadEndTime - threadStartTime) + " milliseconds");
                    latch.countDown(); // 计数器减一
                });
                thread.start();
            }
    
            try {
        
                System.out.println("Main thread waiting for all threads to complete");
                long startTime = System.currentTimeMillis(); // 记录开始时间
                latch.await(); // 等待计数器变为0
                long endTime = System.currentTimeMillis(); // 记录结束时间
                System.out.println("Total execution time: " + (endTime - startTime) + " milliseconds");
                System.out.println("All threads completed");
            } catch (InterruptedException e) {
        
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }

在修改后的代码中，我们在主线程中添加了开始时间的记录（`startTime`），在每个线程的执行逻辑中添加了线程开始时间的记录（`threadStartTime`）和线程结束时间的记录（`threadEndTime`）。在每个线程完成后，我们输出线程的执行时间（`threadEndTime - threadStartTime`）。

在主线程中，我们在所有线程完成后，记录了结束时间（`endTime`），并输出总体执行时间（`endTime - startTime`）。

这样，我们就可以得到每个线程的执行时间以及总体的执行时间信息。