CountDownLatch学习

本文介绍了并发编程中CountDownLatch的使用场景、实现原理及具体案例。通过CountDownLatch,可以控制线程的执行顺序和等待机制,使得在特定条件满足后,后续任务才能继续执行。本文详细展示了如何在多线程环境下利用CountDownLatch来协调任务执行,提高程序并发效率。

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<pre code_snippet_id="569358" snippet_file_name="blog_20150417_1_1404918" name="code" class="java">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
 


</pre><pre code_snippet_id="569358" snippet_file_name="blog_20150417_3_2248647" name="code" class="java">
package com.sgcc.uds.search.mq;

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

/**
 * CountDownlatch,是一种Sychronizer,它可以延迟线程的进度直到线程的进度到线程到达终止状态。
 
它本身而言是Java并发包中非常有用的一个类,它可以让某些任务完成以后再继续运行下面的内容,
每个任务本身执行完毕后让计数器减一,直到计数器清零后,以下的内容才可以继续运行,否则将阻塞等待。
 
想了一下,这个场景非常适合用于项目中这样的场景: 我们有个项目,它需要三个第三方的API,
并把结果拿到,在一个线程中顺序去拿结果没有问题,但是这里这三个任务是非常耗时的操作,
如果顺序获取性能非常差,因此可以考虑用三个线程,当三个线程拿到结果后才继续主线程的工作,
等三个线程运行结束后,由主线程去取子线程运行的结果。 这里有个很重要的前提:我们的系统运行在4个cpu的server上,
这样多线程才能体现性能,JVM会分配这些线程尽量运行在不同的cpu上。
 * @author Administrator
 *
 */
public class CountDownLatchSample {
    
    public static void main(String[] args) {
        String[] strs = getResult();
        for (int i = 0; i < strs.length; i++) {
            System.out.println(strs[i]);
        }
        
    }
    
    public static String[] getResult(){
        String[] strs = new String[3];
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(3);
        Work1 work1 = new Work1(countDownLatch,strs[0]);
        Work2 work2 = new Work2(countDownLatch,strs[1]);
        Work3 work3 = new Work3(countDownLatch,strs[2]);
        work1.start();
        work2.start();
        work3.start();
        try {
            countDownLatch.await();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        strs[0] = work1.str1;
        strs[1] = work2.str2;
        strs[2] = work3.str3;
        return strs;
    }
}

class Work1 extends Thread{
    public String str1;
    public CountDownLatch latch1;
    public Work1(CountDownLatch latch1,String str1){
        this.latch1 = latch1;
        this.str1 = str1;
    }
    
    public void run(){
        str1="work1";
        latch1.countDown();
    }
}

class Work2 extends Thread{
    public String str2;
    public CountDownLatch latch2;
    public Work2(CountDownLatch latch2,String str2){
        this.latch2 = latch2;
        this.str2 = str2;
    }
    
    public void run(){
        try {
            Thread.sleep(3000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        str2="work2";
        latch2.countDown();
    }
}

class Work3 extends Thread{
    public String str3;
    public CountDownLatch latch3;
    public Work3(CountDownLatch latch3,String str3){
        this.latch3 = latch3;
        this.str3 = str3;
    }
    
    public void run(){
        try {
			Thread.sleep(3000);
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        str3="work3";
        latch3.countDown();
    }
}


package com.sgcc.uds.search.mq;

import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;

public class CountDownLatchWorkerDemo {
	final static SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat(
			"yyyy-MM-dd HH:mm:ss");

	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
		CountDownLatch latch = new CountDownLatch(2);// 两个工人的协作
		Worker worker1 = new Worker("zhang san", 5000, latch);
		Worker worker2 = new Worker("li si", 5000, latch);
		worker1.start();//
		worker2.start();//
		latch.await();// 等待所有工人完成工作
		System.out.println("all work done at " + sdf.format(new Date()));
	}

	static class Worker extends Thread {
		String workerName;
		int workTime;
		CountDownLatch latch;

		public Worker(String workerName, int workTime, CountDownLatch latch) {
			this.workerName = workerName;
			this.workTime = workTime;
			this.latch = latch;
		}

		public void run() {
			System.out.println("Worker " + workerName + " do work begin at "
					+ sdf.format(new Date()));
			doWork();// 工作了
			System.out.println("Worker " + workerName + " do work complete at "
					+ sdf.format(new Date()));
			latch.countDown();// 工人完成工作,计数器减一
		}

		private void doWork() {
			try {
				Thread.sleep(workTime);
			} catch (InterruptedException e) {
				e.printStackTrace();
			}
		}
	}

}

package com.sgcc.uds.search.mq;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
/**
 * 
 * @author Administrator
 *该程序用来模拟发送命令与执行命令,主线程代表指挥官,新建3个线程代表战士,战士一直等待着指挥官下达命令,
 *若指挥官没有下达命令,则战士们都必须等待。一旦命令下达,战士们都去执行自己的任务,指挥官处于等待状态,
 *战士们任务执行完毕则报告给指挥官,指挥官则结束等待。
 */
public class CountdownLatchOrderTest {

    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool(); //创建一个线程池
        final CountDownLatch cdOrder = new CountDownLatch(1);//指挥官的命令,设置为1,指挥官一下达命令,则cutDown,变为0,战士们执行任务
        final CountDownLatch cdAnswer = new CountDownLatch(3);//因为有三个战士,所以初始值为3,每一个战士执行任务完毕则cutDown一次,当三个都执行完毕,变为0,则指挥官停止等待。        
        for(int i=0;i<3;i++){
            Runnable runnable = new Runnable(){
                    public void run(){
                    try {
                        System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + 
                                "正准备接受命令");                        
                        cdOrder.await(); //战士们都处于等待命令状态
                        System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + 
                        "已接受命令");                                
                        Thread.sleep((long)(Math.random()*10000));    
                        System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + 
                                "回应命令处理结果");                        
                        cdAnswer.countDown(); //任务执行完毕,返回给指挥官,cdAnswer减1。                    
                    } catch (Exception e) {
                        e.printStackTrace();
                    }                
                }
            };
            service.execute(runnable);//为线程池添加任务
        }        
        try {
            Thread.sleep((long)(Math.random()*10000));
        
            System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + 
                    "即将发布命令");                        
            cdOrder.countDown(); //发送命令,cdOrder减1,处于等待的战士们停止等待转去执行任务。
            System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + 
            "已发送命令,正在等待结果");    
            cdAnswer.await(); //命令发送后指挥官处于等待状态,一旦cdAnswer为0时停止等待继续往下执行
            System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + 
            "已收到所有响应结果");    
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }                
        service.shutdown(); //任务结束,停止线程池的所有线程

    }
}

package com.sgcc.uds.search.mq;

import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

// 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。
public class CountDownLatch100Test {

    // 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。
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        // 开始的倒数锁 
        final CountDownLatch begin = new CountDownLatch(1);  

        // 结束的倒数锁 
        final CountDownLatch end = new CountDownLatch(10);  

        // 十名选手 
        final ExecutorService exec = Executors.newFixedThreadPool(10);  

        for (int index = 0; index < 10; index++) {
            final int NO = index + 1;  
            Runnable run = new Runnable() {
                public void run() {  
                    try {  
                        // 如果当前计数为零,则此方法立即返回。
                        // 等待
                        begin.await();  
                        Thread.sleep((long) (Math.random() * 10000));  
                        System.out.println("No." + NO + " arrived");  
                    } catch (InterruptedException e) {  
                    } finally {  
                        // 每个选手到达终点时,end就减一
                        end.countDown();
                    }  
                }  
            };  
            exec.submit(run);
        }  
        System.out.println("Game Start");  
        // begin减一,开始游戏
        begin.countDown();  
        // 等待end变为0,即所有选手到达终点
        end.await();  
        System.out.println("Game Over");  
        exec.shutdown();  
    }
}



<think>好的,我现在需要帮助用户了解如何在Java中使用CountDownLatch结合线程池实现多线程同步。首先,我需要回忆CountDownLatch的基本概念和线程池的相关知识。根据提供的引用内容,CountDownLatch用于线程间的协调,通过计数器控制线程等待,直到计数器归零。而线程池如ThreadPoolExecutor可以管理多个线程的执行,提高效率。 用户的问题是如何将两者结合使用,所以需要给出具体的步骤和示例。根据引用[4]和[5],结合线程池时,需要注意任务提交和CountDownLatch的计数协调。可能步骤包括创建线程池、初始化CountDownLatch、提交任务并在任务中减少计数,最后主线程等待所有任务完成。 我需要确保示例代码正确,符合Java语法,并且使用CountDownLatch和线程池的正确方法。比如,在Runnable任务中,无论任务成功还是异常,都需要在finally块中调用countDown(),以防止计数无法减少导致主线程一直等待。另外,线程池的关闭也是必要的,避免资源泄漏。 还要考虑异常处理的情况,确保每个任务执行后计数器都会递减。引用[5]提到线程池的大小和队列的问题,但在这个示例中可能不需要深入,但可以提到使用固定大小的线程池,如newFixedThreadPool,避免无界队列的问题。 最后,检查是否有相关的引用需要标注,比如引用[4]和[5]中提到的结合使用场景,以及线程池的创建方法。确保回答结构清晰,步骤明确,并生成相关问题帮助用户进一步学习。</think>### CountDownLatch结合线程池的同步实现方法 CountDownLatch与线程池结合使用时,主要用于在多线程任务中实现 **"主线程等待所有子任务完成"** 的同步控制。以下是具体实现步骤和示例: --- #### **一、核心实现步骤** 1. **创建线程池** 使用`Executors`工具类创建线程池(如固定大小线程池`newFixedThreadPool`) 2. **初始化CountDownLatch** 设置计数器的初始值等于任务数量,例如:`CountDownLatch latch = new CountDownLatch(N);` 3. **提交任务到线程池** 在任务执行逻辑的`finally`块中调用`latch.countDown()`,确保任务完成时计数器减1 4. **主线程等待** 调用`latch.await()`阻塞主线程,直到所有任务完成 --- #### **二、完整代码示例** ```java import java.util.concurrent.*; public class CountDownLatchWithThreadPool { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { // 1. 创建固定大小线程池(核心线程数=5) ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(5); // 2. 初始化计数器(设置需要完成的任务数) int taskCount = 10; CountDownLatch latch = new CountDownLatch(taskCount); // 3. 提交任务到线程池 for (int i = 0; i < taskCount; i++) { final int taskId = i; threadPool.submit(() -> { try { System.out.println("任务" + taskId + "开始执行"); Thread.sleep(1000); // 模拟业务处理 System.out.println("任务" + taskId + "完成"); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } finally { latch.countDown(); // 必须放在finally中确保执行 } }); } // 4. 主线程等待所有任务完成 latch.await(); System.out.println("所有任务已完成,继续主流程"); // 5. 关闭线程池 threadPool.shutdown(); } } ``` --- #### **三、关键注意事项** 1. **计数可靠性** 必须将`latch.countDown()`放在`finally`块中,确保即使任务抛出异常也能减少计数器[^4] 2. **线程池类型选择** - 固定大小线程池(`newFixedThreadPool`)适合已知任务量的场景 - 避免使用无界队列的线程池(如`newCachedThreadPool`),可能导致内存溢出[^5] 3. **超时控制** 可使用`latch.await(60, TimeUnit.SECONDS)`添加超时机制,防止任务永久阻塞 4. **资源释放** 任务完成后必须调用`threadPool.shutdown()`关闭线程池 --- #### **四、典型应用场景** 1. 批量文件处理时等待所有文件上传完成 2. 分布式计算中汇总多个子任务结果 3. 系统启动时需要预加载多个资源[^1] ---
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