并发技术_3_CountDownLatch

最新推荐文章于 2025-04-27 16:01:51 发布

Simba_cheng

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分类专栏： Java_并发技术文章标签： CountDownLatch 多线程并发并发方法线程

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本文详细介绍了CountDownLatch类的使用方法及应用场景，通过四个示例演示了如何利用CountDownLatch控制线程同步，确保线程以特定顺序执行。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

CountDownLatch

Latch门栓，也就是有"门锁"的功能；

当门没有打开时，N个人是不能进入屋内的，也就是N个线程是不能继续往下运行的，支持这样的特性可以控制线程执行任务的时机，使线程以"组团"的方式一起执行任务。

CountDownLatch所提供的功能是判断count计数不为0时，则当前线程呈wait状态，也就是在屏障处等待。

CountDownLatch也是一个同步功能的辅助类，使用效果是给定一个计数，当使用这个CountDownLatch类的线程计数不为0时，则呈wait状态，如果为0时则继续运行。

实现等待与继续运行的效果分别需要使用await()和countDown()方法来进行。

调用await()方法时判断计数是否为0，如果不为0则呈等待状态。

其他线程可以调用countDown()方法将计数减1，当计数减到0时，呈等待的线程继续运行。

而方法getCount()就是获得当前的计数个数。

CountDownLatch这个类能够使一个线程等待其他线程完成各自的工作后再执行。

(例如：应用程序的主线程希望在负责启动框架服务的线程已经启动所有的框架服务之后再执行)

CountDownLatch的作用与Thread.join()方法类似，可用于一组线程和另外一组线程的协作。

await()：调用此方法会一直阻塞当前线程，直到计时器为0。

countDown()：当线程调用此方法，计数减一。

场景：

运动会赛跑，裁判员要等所有的运动员到达起跑线才开始准备。

初始化CountDownLatch，同时设置计数器的数量(阀值),一个运动员到达，计数器减1，当计数器为0，说明所有运动员到场，

于是看是运行后面的内容

初步使用

这个Demo实现当CountDownLatch的计数不为0时，线程呈阻塞状态。

public class MyService {

	private CountDownLatch down = new CountDownLatch(1);

	public void testMethod() {

	try {

	System.out.println("A");
	down.await();
	System.out.println("B");

	} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
	}

	}

	public void downMethod() {
			System.out.println("X");
			down.countDown();
	}

}

public class MyThread extends Thread {

	private MyService service;

	public MyThread(MyService service) {
			this.service = service;
	}

	@Override
	public void run() {
			service.testMethod();
	}

}

public class Run {

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

	MyService service = new MyService();

	MyThread t = new MyThread(service);
	t.start();

	Thread.sleep(2000);
	service.downMethod();

	}

}

输出结果：
	A
	X
	B

我们来分析下代码：

main方法启动，执行Thread线程，线程运行MyService类中的testMethod()方法，输出"A"。
执行到down.await();时，线程阻塞，开始等count计数减少为0。
上面执行的同时，main方法接着往下走，睡眠了两秒，然后调用MyService类的downMethod()方法
输出"X"
这时候，执行down.countDown()，CountDownLatch的计数器减1，于是CountDownLatch计数器变为0。
于是，阻塞在testMethod()方法中的Thread线程输出"B"

第二个例子

模拟一个栗子：

裁判员要等到所有运动员全部都集中后，才继续往下运行。

论证多个线程与同步点之间阻塞的特点，线程必须都到达同步点之后才可以继续向下运行。

public class MyThread extends Thread {

	private CountDownLatch maxRunner;

	public MyThread(CountDownLatch maxRunner) {
			this.maxRunner = maxRunner;
	}

	@Override
	public void run() {

	try {

	System.out.println(Thread.currentThread().getName());

	Thread.sleep(2000);
	maxRunner.countDown();

	} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
	}

	}

}

public class Run {

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

	CountDownLatch maxRuner = new CountDownLatch(10);
	MyThread[] tArr = new MyThread[Integer.parseInt("" + maxRuner.getCount())];

	for (int i = 0; i < tArr.length; i++) {
			tArr[i] = new MyThread(maxRuner);
			tArr[i].setName("线程" + (i + 1));
			tArr[i].start();
	}
	maxRuner.await();
	System.out.println("都回来了");

	}

}

输出结果：
	线程1
	线程2
	线程3
	线程4
	线程6
	线程5
	线程8
	线程7
	线程9
	线程10
	都回来了

让我们来捋一下代码：

我们将计数器设为10，然后创建10个线程。
迭代线程，每个线程同时执行，在线程中我们将计数器减1，并且睡两秒
主线程要等计数器为0的时候，才能继续往下走
最后10个线程，全部循环完成，计数器归零，然后输出"都回来了"

第三个栗子

场景：裁判员要等待所有运动员各就各位以后，再开始比赛

public class MyService {

	private CountDownLatch down = new CountDownLatch(1);

	public void testMethod() {

	try {

	System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 准备");
	down.await();
	System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 结束");

	} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
	}

	}

	public void downMethod() {
			System.out.println("开始");
			down.countDown();
	}

}

public class MyThread extends Thread {

	private MyService service;

	public MyThread(MyService service) {
			this.service = service;
	}

	@Override
	public void run() {
			service.testMethod();
	}

}

public class Run {

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

	MyService service = new MyService();

	MyThread[] tArr = new MyThread[10];
	for (int i = 0; i < 10; i++) {
			tArr[i] = new MyThread(service);
			tArr[i].setName("线程 " + (i + 1));
			tArr[i].start();
	}

	Thread.sleep(2000);
	service.downMethod();

	}

}

输出结果：
	线程 1 准备
	线程 3 准备
	线程 4 准备
	线程 5 准备
	线程 2 准备
	线程 7 准备
	线程 8 准备
	线程 6 准备
	线程 9 准备
	线程 10 准备
	开始
	线程 1 结束
	线程 3 结束
	线程 4 结束
	线程 5 结束
	线程 2 结束
	线程 7 结束
	线程 8 结束
	线程 6 结束
	线程 10 结束
	线程 9 结束

捋一下程序：

Run类中创建一个MyService对象，这时候，计数器中数量为1
然后创建10个线程，同时启动这10个线程。
每个线程执行输出"准备"后，因为await()方法，开始阻塞。
10个线程，全部进入阻塞状态。
主线程继续往下走，睡两秒，然后执行downMethod()方法。
这时候，计数器减一。
接下来所有阻塞的线程，输出"结束"

这个Demo有个问题，虽然运行成功，但不能保证在main主线程执行了service.downMethod()时，所有的工作线程都呈wait状态，因为某些线程有可能准备的时间较长，可能耗时超过两秒，这时，如果在第两秒调用service.downMethod()方法，就达不到"唤醒所有线程"

继续往下运行的目的了，也就是说，裁判员没有等全部的运动员到来时，就让发令枪响起来开始比赛了。

下面我们将这个Demo修改一下。

第四个栗子

我们使用CountDownLatch类来实现"所有线程"呈wait后再同一唤醒的效果，此Demo大量使用CountDownLatch类来实现业务要求的同步效果。

public class MyThread extends Thread {

	// 裁判等待所有运动员到来
	private CountDownLatch comingTag;
	// 等待裁判说准备开始
	private CountDownLatch waitTag;
	// 等待起泡
	private CountDownLatch waitRunTag;
	// 起跑
	private CountDownLatch beginTag;
	// 所有运动员到达终点
	private CountDownLatch endTag;

	public MyThread(CountDownLatch comingTag, CountDownLatch waitTag, CountDownLatch waitRunTag, CountDownLatch beginTag, CountDownLatch endTag) {
			this.comingTag = comingTag;
			this.waitTag = waitTag;
			this.waitRunTag = waitRunTag;
			this.beginTag = beginTag;
			this.endTag = endTag;
	}

	@Override
	public void run() {
			try {

	System.out.println("运动员使用不同交通工具不同速度到达起跑重点，正在向这边走");
	Thread.sleep((int) Math.random() * 10000);
	System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 到达起跑点...");

	comingTag.countDown();

	System.out.println("等待裁判说准备..");

	waitTag.await();

	System.out.println("各就各位，准备起跑..");

	Thread.sleep((int) Math.random() * 10000);

	waitRunTag.countDown();
	beginTag.await();

	System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "运动员起跑，并且比赛过程用时不确定..");

	Thread.sleep((int) Math.random() * 10000);
	endTag.countDown();

	System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "运动员到达终点");

	} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
	}
	}

}

public class Run {

	public static void main(String[] args) {

	try {

	CountDownLatch comingTag = new CountDownLatch(10);
	CountDownLatch waitTag = new CountDownLatch(1);
	CountDownLatch waitRunTag = new CountDownLatch(10);
	CountDownLatch beginTag = new CountDownLatch(1);
	CountDownLatch endTag = new CountDownLatch(10);

	MyThread[] tArr = new MyThread[10];
	for (int i = 0; i < 10; i++) {
			tArr[i] = new MyThread(comingTag, waitTag, waitRunTag, beginTag, endTag);
			tArr[i].start();
	}

	System.out.println("裁判员在等待选手到来");
	comingTag.await();

	System.out.println("裁判员看到所有运动员来了，各就各位前巡视，用时5秒");
	Thread.sleep(5000);
	waitTag.countDown();

	System.out.println("各就各位...");
	waitRunTag.await();
	Thread.sleep(2000);

	System.out.println("发令枪响");
	beginTag.countDown();
	endTag.await();
	System.out.println("所有运动员到达，统计比赛名次");

	} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
	}

	}

}

方法await(long timeout,TimeUnit unit)

此方法的作用是使线程在指定的最大时间单位内进入WAITING状态，如果超过这个时间则自动唤醒，程序继续向下运行。

参数timeout是等待的时间，unit参数是时间的单位。

JDK API

使当前线程在锁存器倒计数至零之前一直等待，除非线程被中断或超出了指定的等待时间。

如果当前计数为零，则此方法立刻返回 true 值。

如果当前计数大于零，则出于线程调度目的，将禁用当前线程，且在发生以下三种情况之一前，该线程将一直处于休眠状态：

由于调用 countDown() 方法，计数到达零；或者
其他某个线程中断当前线程；或者
已超出指定的等待时间。

如果计数到达零，则该方法返回 true 值。

	public class MyService {
	
	        public CountDownLatch count = new CountDownLatch(1);
	
	        public void testMethod() {
	
	        try {
	
	        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "准备" + System.currentTimeMillis());
	        count.await(3, TimeUnit.SECONDS);
	        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "结束" + System.currentTimeMillis());
	
	        } catch (Exception e) {
	                e.printStackTrace();
	        }
	
	        }
	
	}
	public class MyThread extends Thread {
	
	        private MyService service;
	
	        public MyThread(MyService service) {
	                this.service = service;
	        }
	
	        @Override
	        public void run() {
	                service.testMethod();
	        }
	
	}
	
	public class Run {
	
	        public static void main(String[] args) {
	
	        MyService service = new MyService();
	        MyThread[] tArr = new MyThread[3];
	        for (int i = 0; i < tArr.length; i++) {
	                tArr[i] = new MyThread(service);
	        }
	
	        for (int i = 0; i < tArr.length; i++) {
	                tArr[i].start();
	        }
	
	        }
	
	}
	
	输出结果：
	        Thread-0准备1496366982943
	        Thread-2准备1496366982943
	        Thread-1准备1496366982943
	        Thread-1结束1496366985954
	        Thread-2结束1496366985954
	        Thread-0结束1496366985954

从代码中可以看出，没有调用countDown () 方法，超时后，程序自动往下执行

方法getCount()的使用

该方法作用是：获取当前计数器的值。

public class Run {

	public static void main(String[] args) {

	CountDownLatch down = new CountDownLatch(3);

	System.out.println("1-- " + down.getCount());
	down.countDown();
	System.out.println("2-- " + down.getCount());
	down.countDown();
	System.out.println("3-- " + down.getCount());
	down.countDown();
	System.out.println("4-- " + down.getCount());
	down.countDown();
	System.out.println("5-- " + down.getCount());
	}

}
输出结果：
	1-- 3
	2-- 2
	3-- 1
	4-- 0
	5-- 0

从结果看出，当计数器为 0 时，再次调用 countDown() ，计数器数量也不会再下降。