CountDownLatch详解
CountDownLatch详解
CountDownLatch的两种使⽤场景
先来看看 CountDownLatch的源码注释。
/**
* A synchronization aid that allows one or more threads to wait until
* a t of operations being performed in other threads completes.
*
* The first is a start signal that prevents any worker from proceeding
* until the driver is ready for them to proceed;
* The cond is a completion signal that allows the driver to wait
* until all workers have completed.
*
* @since 1.5
* @author Doug Lea
*/
public class CountDownLatch {
}
描述如下：它是⼀个同步⼯具类，允许⼀个或多个线程⼀直等待，直到其他线程运⾏完成后再执⾏。
通过描述，可以清晰的看出，CountDownLatch的两种使⽤场景：
场景1：让多个线程等待
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场景2：和让单个线程等待。保佑平安的图片
场景1 让多个线程等待：模拟并发，让多个线程同⼀时刻⼀起执⾏
我们来举⼀个赛跑的例⼦。有五个选⼿参加赛跑，这⾥肯定要⽤到多个线程去分别模拟不同的选⼿，但是怎么让这个五个线程同时开始执⾏呢？在实际中，选⼿要根据发令枪来⾏动。在代码中我们就可以使⽤CountDownLatch来作为裁判的发令枪。
@Test
public void racing1(){
// 裁判
CountDownLatch refereeLatch =new CountDownLatch(1);
// 有5名选⼿⽐赛赛跑
for(int i =0; i <5; i++){
Thread t =new Thread(()->{
// 预备阶段等待发令员明枪
try{
// 选⼿准备完成，站在起跑线上等待起跑
refereeLatch.await();
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// ...
String thName ="【"+ Thread.currentThread().getName()+"】";
System.out.println(thName +"开始执⾏……");
}catch(InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
});
t.start();大麦怎么吃
}
// 裁判明枪
}
输出的结果如下：
【Thread-2】开始执⾏……
【Thread-4】开始执⾏……
【Thread-3】开始执⾏……
【Thread-0】开始执⾏……
【Thread-1】开始执⾏……
我们通过CountDownLatch.await()，让多个参与者线程启动后阻塞等待，然后在主线程调⽤untdown() 将计数减为0，让所有线程同⼀时间⼀起往下执⾏，以此实现了多个线程在同⼀时刻并发执⾏，来模拟赛跑的⽬的。
场景2 让单个线程等待：多个线程(任务)完成后，进⾏汇总合并
@Test
public void racing2()throws InterruptedException {
// 选⼿有5个⼈所以这⾥要设置为5
CountDownLatch recorderLatch =new CountDownLatch(5);
// 有5名选⼿⽐赛赛跑
for(int i =0; i <5; i++){
Thread t =new Thread(()->{
// 预备阶段等待发令员明枪
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try{
// 选⼿准备完成，站在起跑线上等待起跑
// 模拟跑步
Thread.sleep(new Random().nextInt(5000));
// ...
String thName ="【"+ Thread.currentThread().getName()+"】";
System.out.println(thName +"开始执⾏……");
// 选⼿跑到终点，记录员记录成绩
}catch(InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
});
t.start();
}
// 等待公布成绩
recorderLatch.await();
System.out.println("公布成绩...");
}
输出如下：
【Thread-1】开始执⾏……
【Thread-4】开始执⾏……
【Thread-2】开始执⾏……
蛙泳腿部动作【Thread-0】开始执⾏……
【Thread-3】开始执⾏……
公布成绩...
在每个线程(任务) 完成的最后⼀⾏加上untDown()，让计数器-1。当所有线程完成-1，计数器减到0后，主线程就会继续往下执⾏汇总任务。
上⾯例⼦不够完整，因为我们没哟加上裁判，下⾯我们把裁判也加上代码如下
@Test
public void racing3()throws InterruptedException {
// 选⼿有5个⼈所以这⾥要设置为5
CountDownLatch refereeLatch =new CountDownLatch(1);
CountDownLatch recorderLatch =new CountDownLatch(5);
// 有5名选⼿⽐赛赛跑
for(int i =0; i <5; i++){
Thread t =new Thread(()->{
// 预备阶段等待发令员明枪
try{
// 选⼿准备完成，站在起跑线上等待起跑
refereeLatch.await();
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Thread.sleep(new Random().nextInt(5000));
// ...
String thName ="【"+ Thread.currentThread().getName()+"】";
System.out.println(thName +"开始执⾏……");
// 选⼿跑到终点，记录员记录成绩
}catch(InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
});
t.start();
}
System.out.println("预备...开始");
// 裁判明枪
// 等待公布成绩
recorderLatch.await();
System.out.println("公布成绩...");
}
输出如下：
预备...开始
【Thread-1】开始执⾏……
【Thread-0】开始执⾏……
【Thread-2】开始执⾏……
【Thread-4】开始执⾏……
【Thread-3】开始执⾏……
公布成绩...
需要注意的地⽅
从上⾯的例⼦可以看出CountDownLatch Api 并不多⽽且还易于使⽤。
CountDownLatch的构造函数中的count就是闭锁需要等待的线程数量。这个值只能被设置⼀次，⽽且不能重新设置；答应
await()：调⽤该⽅法的线程会被阻塞，直到构造⽅法传⼊的 N 减到 0 的时候，才能继续往下执⾏；
countDown()：使 CountDownLatch计数值减 1；
CountDownLatch ⼯作原理
CountDownLatch内部原理主要是通过⼀个计数器来实现的，根据实际情况来设置初始值，⼀般设置为线程的数量。调⽤await()⽅法的线程会被阻塞，直到计数器 减到 0 的时候，才能继续往下执⾏。
await()⽅法阻塞当前线程
它们阻塞在Latch门闩/栅栏上；只有当条件满⾜的时候（countDown() N次，将计数减为0），它们才能同时通过这个栅栏。以此能够实现让所有的线程站在同⼀个起跑线上，可以想象⼀下赛跑的时间每个选⼿都要站在同⼀起跑线的情景。
countDown()⽅法则是将计数器减1
在CountDownLatch的构造函数中，指定的线程数量，只能指定⼀次。由于CountDownLatch采⽤的是减计数，因此当计数减为0时，计数器不能被重置。这是和CyclicBarrier的⼀个重要区别。
CountDownLatch的源码在JUC并发⼯具中，也相对算是简单的；
底层基于 AbstractQueuedSynchronizer实现，CountDownLatch构造函数中指定的count直接赋给AQS的state。每次countDown()则
都relea(1)减1，最后减到0时unpark阻塞线程。这⼀步是由最后⼀个执⾏countdown⽅法的线程执⾏的。
⽽调⽤await()⽅法时，当前线程就会判断state属性是否为0，如果为0，则继续往下执⾏，如果不为0，则使当前线程进⼊等待状态，直到某个线程将state属性置为0，其就会唤醒在await()⽅法中等待的线程。
CountDownLatch与Thread.join
CountDownLatch的作⽤就是允许⼀个或多个线程等待其他线程完成操作，看起来有点类似join()⽅法，但其提供了⽐join()更加灵活
的API。CountDownLatch可以⼿动控制在n个线程⾥调⽤n次countDown()⽅法使计数器进⾏减⼀操作，也可以在⼀个线程⾥调⽤n次执⾏减⼀操作。⽽join()的实现原理是不停检查join线程是否存活，如果join线程存活则让当前线程永远等待。所以两者之间相对来说还
是CountDownLatch使⽤起来较为灵活。
CountDownLatch与CyclicBarrier
CountDownLatch和CyclicBarrier都能够实现线程之间的等待，只不过它们侧重点不同：
CountDownLatch⼀般⽤于⼀个或多个线程，等待其他线程执⾏完任务后，再才执⾏
CyclicBarrier⼀般⽤于⼀组线程互相等待⾄某个状态，然后这⼀组线程再同时执⾏另外，CountDownLatch是减计数，计数减为0后不能重⽤,⽽CyclicBarrier是加计数，可置0后复⽤。
参考
[1]
