CountDownLatch简单使用

本文通过一个教室锁门的例子展示了CountDownLatch如何保证线程执行顺序,确保所有线程完成任务后再执行特定操作。同时,通过引入枚举类型优化if-else结构,使代码更加简洁易读。示例中,CountDownLatch使得所有学生离开教室后,班长才开始锁门,实现了线程间的协调。此外,还展示了如何用枚举来替代冗长的if-else,提高了代码的可读性和可维护性。

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1.描述

CountDownLatch的出现解决不是偶然,也为了解决之前线程之间出现的一些问题

例如下面的代码案例:

public class CutDownLatchDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        closeDoor();
    }
  
    public static void closeDoor() throws InterruptedException {
        for (int i = 1; i <= 6; i++) {
            new Thread(() -> {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t 上完自习,离开教室走人");
            }, String.valueOf(i)).start();
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t 88班长锁门,走人");
    }
}

运行结果:

1     上完自习,离开教室走人
2     上完自习,离开教室走人
main     88班长锁门,走人
6     上完自习,离开教室走人
4     上完自习,离开教室走人
5     上完自习,离开教室走人
3     上完自习,离开教室走人

从运行结果可以看出,并不能保证顺序,我们期望的结果是,所有人都离开教室后,班长开始锁门,准备就绪 但结果同学没有完全离开班长就开始锁门显然不符合常理,为了解决这个问题CountDownLatch应运而生就像是火箭发射一样,前提都准备完之后在进行发射

2.改进后的代码

public class CutDownLatchDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {


        closeDoor();

    }
  
    public static void closeDoor() throws InterruptedException {
        CountDownLatch cutDown = new CountDownLatch(6);
        for (int i = 1; i <= 6; i++) {
            new Thread(() -> {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t 上完自习,离开教室走人");
                cutDown.countDown();
            }, String.valueOf(i)).start();
        }
         cutDown.await();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t 88班长锁门,走人");
    }
}

运行结果:

1     上完自习,离开教室走人
3     上完自习,离开教室走人
5     上完自习,离开教室走人
2     上完自习,离开教室走人
6     上完自习,离开教室走人
4     上完自习,离开教室走人
main     88班长锁门,走人

可以看出,主线程main一直在再等待,直到其他线程执行完毕后在执行,从中很好的控制了线程的执行顺序

 

在开发过程中我们经常会遇到if-else判断,选项一多我们要写很多if-else代码看起来很臃肿,此时我们可以使用枚举,时代码变得简洁起来

package com.concurrent;


import lombok.Getter;

public enum CountryEnum {

    ONE(1,"齐"), TWO(2,"楚"), THREE(3,"燕"), FOUR(4,"赵"), FIVE(5,"魏"), SIX(6,"韩");

    @Getter  private Integer resCode;
    @Getter private String resMessage;

    CountryEnum(Integer resCode, String resMessage) {
        this.resCode = resCode;
        this.resMessage = resMessage;
    }

    public static CountryEnum getCountryElement(int index){

        CountryEnum [] countryEnumArr =CountryEnum.values();
        for(CountryEnum element: countryEnumArr){
                if(index == element.getResCode()){
                    return element;
                }
        }
        return null;
    }
}



public class CutDownLatchDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {


      //  closeDoor();
        CountDownLatch cutDown = new CountDownLatch(6);
        for (int i = 1; i <= 6; i++) {
            new Thread(() -> {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t 国在,被灭");
                cutDown.countDown();
            }, CountryEnum.getCountryElement(i).getResMessage()).start();
        }
        cutDown.await();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"\t 秦灭六国,一统华夏");
    }
  
}

Java并发编程中,`CyclicBarrier`和`CountDownLatch`是两个重要的同步工具类,它们都用于协调多个线程的执行,但在设计理念、使用场景以及功能特性上存在显著差异。 ### `CountDownLatch` `CountDownLatch`是一个一次性的同步工具,它允许一个或多个线程等待其他线程完成操作。其核心机制是基于一个计数器,当计数器减到零时,所有因调用`await()`方法而阻塞的线程将被释放[^2]。这个计数器只能初始化一次,并且一旦减少到零,就不能再改变它的值[^4]。 #### 使用场景 - **启动信号**:主线程创建并启动多个工作线程后,可以使用`CountDownLatch`来确保所有的工作线程都准备好开始执行后再一起开始。 - **结束信号**:多个工作线程完成各自的任务之后通知另一个线程进行汇总处理,例如统计结果或者关闭资源等。 ```java public class CountdownLatchExample { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { int N = 4; CountDownLatch doneSignal = new CountDownLatch(N); // 创建N个线程 for (int i = 0; i < N; ++i) { new Thread(new WorkerRunnable(doneSignal)).start(); } // 等待所有线程完成 doneSignal.await(); System.out.println("所有线程已完成."); } } class WorkerRunnable implements Runnable { private final CountDownLatch doneSignal; WorkerRunnable(CountDownLatch doneSignal) { this.doneSignal = doneSignal; } public void run() { try { doWork(); doneSignal.countDown(); } catch (InterruptedException ex) {} } void doWork() { /* 执行具体任务 */ } } ``` ### `CyclicBarrier` 与`CountDownLatch`不同的是,`CyclicBarrier`设计为可重用的屏障点,它可以重复使用多次。一组线程到达屏障时会被阻塞,直到最后一个线程也到达了屏障点,这时所有的线程才会被释放继续执行。此外,还可以选择性地提供一个`Runnable`作为屏障动作,在所有线程释放前执行一次[^1]。 #### 使用场景 - **并行迭代计算**:比如在进行某些数学运算时,每个阶段需要所有参与线程完成当前阶段的工作后才能进入下一阶段。 - **游戏准备就绪**:在线游戏中玩家需要等待其他玩家加载完毕后才开始游戏。 ```java public class CyclicBarrierExample { public static void main(String[] args) { int parties = 3; CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(parties, () -> System.out.println("所有参与者已就位,准备行动!")); for(int i=0; i<parties; i++) { new Thread(new Task(barrier)).start(); } } } class Task implements Runnable{ private CyclicBarrier barrier; public Task(CyclicBarrier barrier) { this.barrier = barrier; } @Override public void run() { try { System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 正在准备..."); Thread.sleep((long)(Math.random()*5000)); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 准备好了,等待其他成员..."); barrier.await(); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 开始行动!"); } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); } } } ``` ### 区别总结 - **生命周期**:`CountDownLatch`是一次性的,而`CyclicBarrier`可以在每次屏障被突破后通过调用`reset()`方法重新初始化以供再次使用。 - **控制方向**:`CountDownLatch`通常由一个线程(通常是主线程)用来等待其他线程完成;而`CyclicBarrier`则是由一组线程相互等待对方到达屏障点。 - **异常处理**:如果某个线程在等待`CyclicBarrier`时被打断,则整个屏障会被破坏,导致其他线程抛出`BrokenBarrierException`;而对于`CountDownLatch`来说,中断不会影响其他线程的状态。 综上所述,根据实际需求选择合适的同步工具是非常关键的。如果需要实现简单的“等待直到某事件发生”的逻辑,那么`CountDownLatch`可能是更好的选择;而对于那些要求多个阶段同步且可能需要反复使用的场合,则更适合采用`CyclicBarrier`。
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