Java中的信号量：CountDownLatch

CountDownLatch

 

从名字可以看出，CountDownLatch是一个倒数计数的锁，当倒数到0时触发事件，也就是开锁，其他人就可以进入了。在一些应用场合中，需要等待某个条件达到要求后才能做后面的事情；同时当线程都完成后也会触发事件，以便进行后面的操作。 

CountDownLatch最重要的方法是countDown()和await()，前者主要是倒数一次，后者是等待倒数到0，如果没有到达0，就只有阻塞等待了。

一个CountDouwnLatch实例是不能重复使用的，也就是说它是一次性的，锁一经被打开就不能再关闭使用了，如果想重复使用，请考虑使用CyclicBarrier。

下面的例子简单的说明了CountDownLatch的使用方法，模拟了100米赛跑，10名选手已经准备就绪，只等裁判一声令下。当所有人都到达终点时，比赛结束。

 

 

Java代码  

1. import java.util.concurrent.CountDownLatch;  
2. import java.util.concurrent.ExecutorService;  
3. import java.util.concurrent.Executors;  
4.   
5. public class Test {  
6.   
7.     public static void main(String[] args) throws InterruptedException {  
8.   
9.         // 开始的倒数锁  
10.         final CountDownLatch begin = new CountDownLatch(1);  
11.   
12.         // 结束的倒数锁  
13.         final CountDownLatch end = new CountDownLatch(10);  
14.   
15.         // 十名选手  
16.         final ExecutorService exec = Executors.newFixedThreadPool(10);  
17.   
18.         for (int index = 0; index < 10; index++) {  
19.             final int NO = index + 1;  
20.             Runnable run = new Runnable() {  
21.                 public void run() {  
22.                     try {  
23.                         begin.await();  
24.                         Thread.sleep((long) (Math.random() * 10000));  
25.                         System.out.println("No." + NO + " arrived");  
26.                     } catch (InterruptedException e) {  
27.                     } finally {  
28.                         end.countDown();  
29.                     }  
30.                 }  
31.             };  
32.             exec.submit(run);  
33.         }  
34.         System.out.println("Game Start");  
35.         begin.countDown();  
36.         end.await();  
37.         System.out.println("Game Over");  
38.         exec.shutdown();  
39.     }  
40.   
41. }  

 

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Java的concurrent包里面的CountDownLatch其实可以把它看作一个计数器，只不过这个计数器的操作是原子操作，同时只能有一个线程去操作这个计数器，也就是同时只能有一个线程去减这个计数器里面的值。

      你可以向CountDownLatch对象设置一个初始的数字作为计数值，任何调用这个对象上的await()方法都会阻塞，直到这个计数器的计数值被其他的线程减为0为止。

      CountDownLatch的一个非常典型的应用场景是：有一个任务想要往下执行，但必须要等到其他的任务执行完毕后才可以继续往下执行。假如我们这个想要继续往下执行的任务调用一个CountDownLatch对象的await()方法，其他的任务执行完自己的任务后调用同一个CountDownLatch对象上的countDown()方法，这个调用await()方法的任务将一直阻塞等待，直到这个CountDownLatch对象的计数值减到0为止。

      举个例子，有三个工人在为老板干活，这个老板有一个习惯，就是当三个工人把一天的活都干完了的时候，他就来检查所有工人所干的活。记住这个条件：三个工人先全部干完活，老板才检查。所以在这里用Java代码设计两个类，Worker代表工人，Boss代表老板，具体的代码实现如下：

Java代码  

1. package org.zapldy.concurrent;  
2.   
3. import java.util.Random;  
4. import java.util.concurrent.CountDownLatch;  
5. import java.util.concurrent.TimeUnit;  
6.   
7. public class Worker implements Runnable{  
8.       
9.     private CountDownLatch downLatch;  
10.     private String name;  
11.       
12.     public Worker(CountDownLatch downLatch, String name){  
13.         this.downLatch = downLatch;  
14.         this.name = name;  
15.     }  
16.       
17.     public void run() {  
18.         this.doWork();  
19.         try{  
20.             TimeUnit.SECONDS.sleep(new Random().nextInt(10));  
21.         }catch(InterruptedException ie){  
22.         }  
23.         System.out.println(this.name + "活干完了！");  
24.         this.downLatch.countDown();  
25.           
26.     }  
27.       
28.     private void doWork(){  
29.         System.out.println(this.name + "正在干活!");  
30.     }  
31.       
32. }  

 

Java代码  

1. package org.zapldy.concurrent;  
2.   
3. import java.util.concurrent.CountDownLatch;  
4.   
5. public class Boss implements Runnable {  
6.   
7.     private CountDownLatch downLatch;  
8.       
9.     public Boss(CountDownLatch downLatch){  
10.         this.downLatch = downLatch;  
11.     }  
12.       
13.     public void run() {  
14.         System.out.println("老板正在等所有的工人干完活......");  
15.         try {  
16.             this.downLatch.await();  
17.         } catch (InterruptedException e) {  
18.         }  
19.         System.out.println("工人活都干完了，老板开始检查了！");  
20.     }  
21.   
22. }  

 

Java代码  

1. package org.zapldy.concurrent;  
2.   
3. import java.util.concurrent.CountDownLatch;  
4. import java.util.concurrent.ExecutorService;  
5. import java.util.concurrent.Executors;  
6.   
7. public class CountDownLatchDemo {  
8.   
9.     public static void main(String[] args) {  
10.         ExecutorService executor = Executors.newCachedThreadPool();  
11.           
12.         CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3);  
13.           
14.         Worker w1 = new Worker(latch,"张三");  
15.         Worker w2 = new Worker(latch,"李四");  
16.         Worker w3 = new Worker(latch,"王二");  
17.           
18.         Boss boss = new Boss(latch);  
19.           
20.         executor.execute(w3);  
21.         executor.execute(w2);  
22.         executor.execute(w1);  
23.         executor.execute(boss);  
24.           
25.         executor.shutdown();  
26.     }  
27.   
28. }  

       当你运行CountDownLatchDemo这个对象的时候，你会发现是等所有的工人都干完了活，老板才来检查，下面是我本地机器上运行的一次结果，可以肯定的每次运行的结果可能与下面不一样，但老板检查永远是在后面的。

Java代码  

1. 王二正在干活!  
2. 李四正在干活!  
3. 老板正在等所有的工人干完活......  
4. 张三正在干活!  
5. 张三活干完了！  
6. 王二活干完了！  
7. 李四活干完了！  
8. 工人活都干完了，老板开始检查了！  

 

    好了，就写到这里，睡觉去了！