CountDownLatch

最新推荐文章于 2024-11-08 11:18:29 发布

EchoEcho66

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正如每个Java文档所描述的那样，CountDownLatch是一个同步工具类，它允许一个或多个线程一直等待，直到其他线程的操作执行完后再执行。在Java并发中，countdownlatch的概念是一个常见的面试题，所以一定要确保你很好的理解了它。在这篇文章中，我将会涉及到在Java并发编程中跟CountDownLatch相关的以下几点：

目录
CountDownLatch是什么？
CountDownLatch如何工作？
在实时系统中的应用场景
应用范例
常见的面试题
CountDownLatch是什么
CountDownLatch是在java1.5被引入的，跟它一起被引入的并发工具类还有CyclicBarrier、Semaphore、ConcurrentHashMap和BlockingQueue，它们都存在于java.util.concurrent包下。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是通过一个计数器来实现的，计数器的初始值为线程的数量。每当一个线程完成了自己的任务后，计数器的值就会减1。当计数器值到达0时，它表示所有的线程已经完成了任务，然后在闭锁上等待的线程就可以恢复执行任务。

CountDownLatch的伪代码如下所示：

//Main thread start
//Create CountDownLatch for N threads
//Create and start N threads
//Main thread wait on latch
//N threads completes there tasks are returns
//Main thread resume execution
CountDownLatch如何工作
CountDownLatch.java类中定义的构造函数：

//Constructs a CountDownLatch initialized with the given count.
public void CountDownLatch(int count) {...}

构造器中的计数值（count）实际上就是闭锁需要等待的线程数量。这个值只能被设置一次，而且CountDownLatch没有提供任何机制去重新设置这个计数值。

与CountDownLatch的第一次交互是主线程等待其他线程。主线程必须在启动其他线程后立即调用CountDownLatch.await()方法。这样主线程的操作就会在这个方法上阻塞，直到其他线程完成各自的任务。

其他N 个线程必须引用闭锁对象，因为他们需要通知CountDownLatch对象，他们已经完成了各自的任务。这种通知机制是通过 CountDownLatch.countDown()方法来完成的；每调用一次这个方法，在构造函数中初始化的count值就减1。所以当N个线程都调用了这个方法，count的值等于0，然后主线程就能通过await()方法，恢复执行自己的任务。

在实时系统中的使用场景
让我们尝试罗列出在java实时系统中CountDownLatch都有哪些使用场景。我所罗列的都是我所能想到的。如果你有别的可能的使用方法，请在留言里列出来，这样会帮助到大家。

实现最大的并行性：有时我们想同时启动多个线程，实现最大程度的并行性。例如，我们想测试一个单例类。如果我们创建一个初始计数为1的CountDownLatch，并让所有线程都在这个锁上等待，那么我们可以很轻松地完成测试。我们只需调用一次countDown()方法就可以让所有的等待线程同时恢复执行。
开始执行前等待n个线程完成各自任务：例如应用程序启动类要确保在处理用户请求前，所有N个外部系统已经启动和运行了。
死锁检测：一个非常方便的使用场景是，你可以使用n个线程访问共享资源，在每次测试阶段的线程数目是不同的，并尝试产生死锁。

常见面试题
可以为你的下次面试准备以下一些CountDownLatch相关的问题：

解释一下CountDownLatch概念?
CountDownLatch 和CyclicBarrier的不同之处?
给出一些CountDownLatch使用的例子?
CountDownLatch 类中主要的方法?
以上来源：http://www.importnew.com/15731.html

java多线程CountDownLatch及线程池ThreadPoolExecutor/ExecutorService使用示例
1、CountDownLatch：一个同步工具类，它允许一个或多个线程一直等待，直到其他线程的操作执行完后再执行。

2、ThreadPoolExecutor/ExecutorService：线程池，使用线程池可以复用线程，降低频繁创建线程造成的性能消耗，同时对线程的创建、启动、停止、销毁等操作更简便。

3、使用场景举例：
年末公司组织团建，要求每一位员工周六上午8点到公司门口集合，统一乘坐公司所租大巴前往目的地。
在这个案例中，公司作为主线程，员工作为子线程。

4、代码示例：

package com.test.thread;

import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

/** 
 * @author  javaloveiphone
 * @date 创建时间：2017年1月25日 上午10:59:11 
 * @Description: 
 */
public class Company {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        //员工数量
        int count = 5;
        //创建计数器
        //构造参数传入的数量值代表的是latch.countDown()调用的次数
        CountDownLatch latch = new CountDownLatch(count);

        //创建线程池，可以通过以下方式创建
        //ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(1,1,60,TimeUnit.SECONDS,new LinkedBlockingQueue<Runnable>(count));
        ExecutorService threadPool =  Executors.newFixedThreadPool(count);

        System.out.println("公司发送通知，每一位员工在周六早上8点到公司大门口集合");
        for(int i =0;i<count ;i++){
            //将子线程添加进线程池执行
            Thread.sleep(10);
            threadPool.execute(new Employee(latch,i+1));
        }
        try {
            //阻塞当前线程，直到所有员工到达公司大门口之后才执行
            latch.await();
            // 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。
            //latch.await(long timeout, TimeUnit unit)
            System.out.println("所有员工已经到达公司大门口，大巴车发动，前往活动目的地。");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }finally{
            //最后关闭线程池，但执行以前提交的任务，不接受新任务
            threadPool.shutdown();
            //关闭线程池，停止所有正在执行的活动任务，暂停处理正在等待的任务，并返回等待执行的任务列表。
            //threadPool.shutdownNow();
        }
    }
}

//分布式工作线程
class Employee implements Runnable{

    private CountDownLatch latch;
    private int employeeIndex;

    public Employee(CountDownLatch latch,int employeeIndex){
        this.latch = latch;
        this.employeeIndex = employeeIndex;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            System.out.println("员工："+employeeIndex+"，正在前往公司大门口集合...");
            Thread.sleep(10);
            System.out.println("员工："+employeeIndex+"，已到达。");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }finally{
            //当前计算工作已结束，计数器减一
            latch.countDown();  
            try {
                Thread.sleep(10);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            //执行coutDown()之后，继续执行自己的工作，不受主线程的影响
            System.out.println("员工："+employeeIndex+"，吃饭、喝水、拍照。");
        }
    }
}

结果：

公司发送通知，每一位员工在周六早上8点到公司大门口集合
员工：1，正在前往公司大门口集合...
员工：1，已到达。
员工：2，正在前往公司大门口集合...
员工：2，已到达。
员工：1，吃饭、喝水、拍照。
员工：3，正在前往公司大门口集合...
员工：2，吃饭、喝水、拍照。
员工：3，已到达。
员工：4，正在前往公司大门口集合...
员工：3，吃饭、喝水、拍照。
员工：4，已到达。
员工：5，正在前往公司大门口集合...
员工：4，吃饭、喝水、拍照。
员工：5，已到达。
所有员工已经到达公司大门口，大巴车发动，前往活动目的地。
员工：5，吃饭、喝水、拍照。

注意：
每一个员工到达之后，执行countDown()方法，直到所有员工到达之后，计数器为0，主线程才会继续执行。