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  • AQS组件之CountDownLatch

    GitHub:https://github.com/JDawnF

    一、CountDownLatch简介

    CountDownLatch是一个同步工具类,用来协调多个线程之间的同步。这个工具通常用来控制线程等待,它可以让某一个线程等待直到倒计时结束,再开始执行。

    通过一个计数来保证线程是否需要被阻塞。实现一个或多个线程等待其他线程执行的场景。

    我们定义一个CountDownLatch,通过给定的计数器为其初始化,该计数器是原子性操作保证同时只有一个线程去操作该计数器。调用该类await方法的线程会一直处于阻塞状态。只有其他线程调用countDown方法(每次使计数器-1),使计数器归零才能继续执行。

    二、CountDownLatch相关方法

    1.CountDownLatch 的两种典型用法

    ①某一线程在开始运行前等待n个线程执行完毕。将 CountDownLatch 的计数器初始化为n :new CountDownLatch(n),每当一个任务线程执行完毕,就将计数器减1 countdownlatch.countDown(),当计数器的值变为0时,在CountDownLatch上 await()的线程就会被唤醒。一个典型应用场景就是启动一个服务时,主线程需要等待多个组件加载完毕,之后再继续执行。即可以通过初始化,定义线程个数。

    ②实现多个线程开始执行任务的最大并行性。注意是并行性,不是并发,强调的是多个线程在某一时刻同时开始执行。类似于赛跑,将多个线程放到起点,等待发令枪响,然后同时开跑。做法是初始化一个共享的 CountDownLatch 对象,将其计数器初始化为 1 :new CountDownLatch(1),多个线程在开始执行任务前首先 coundownlatch.await(),当主线程调用 countDown() 时,计数器变为0,多个线程同时被唤醒。

    2.源码分析

    public CountDownLatch(int count) {
        if (count < 0) throw new IllegalArgumentException("count < 0");
        this.sync = new Sync(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。

    //await需要等到countDown变为0才会执行下面的代码
            // 可以设置等待时间,超过这个时间就会执行,不会等到计数器变为0
    //        但是之前给定的线程还是会执行完
    public boolean await(long timeout, TimeUnit unit)
            throws InterruptedException {
            return sync.tryAcquireSharedNanos(1, unit.toNanos(timeout));
        }

    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。

    注意:

    (1)CountDownLatch的构造函数 CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(7); //7表示需要等待执行完毕的线程数量。

    (2)在每一个线程执行完毕之后,都需要执行 countDownLatch.countDown() 方法,不然计数器就不会准确;

    (3)只有所有的线程执行完毕之后,才会执行 countDownLatch.await() 之后的 代码;

    (4)CountDownLatch 阻塞的是主线程;

    3.CountDownLatch 的使用示例

    public class CountDownLatchExample1 {
    	// 请求的数量
    	private static final int threadCount = 550;
    
    	public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    		// 创建一个具有固定线程数量的线程池对象(如果这里线程池的线程数量给太少的话你会发现执行的很慢)
    		ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(300);
    		final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(threadCount);
    		for (int i = 0; i < threadCount; i++) {
    			final int threadnum = i;
    			threadPool.execute(() -> {// Lambda 表达式的运用
    				try {
    					test(threadnum);
    				} catch (InterruptedException e) {
    					// TODO Auto-generated catch block
    					e.printStackTrace();
    				} finally {
    					countDownLatch.countDown();// 表示一个请求已经被完成
    				}
    
    			});
    		}
    		countDownLatch.await();
    		threadPool.shutdown();
    		System.out.println("finish");  //当这550个请求被处理完成之后,才会执行
    	}
    
    	public static void test(int threadnum) throws InterruptedException {
    		Thread.sleep(1000);// 模拟请求的耗时操作
    		System.out.println("threadnum:" + threadnum);
    		Thread.sleep(1000);// 模拟请求的耗时操作
    	}
    }

    上面的代码中,我们定义了请求的数量为550,当这550个请求被处理完成之后,才会执行System.out.println("finish");

    4.CountDownLatch 的不足

    CountDownLatch是一次性的,计数器的值只能在构造方法中初始化一次,之后没有任何机制再次对其设置值,当CountDownLatch使用完毕后,它不能再次被使用。

    三、CountDownLatch应用场景

    (1)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。

    (2)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。

    (3)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。

    参照:https://blog.csdn.net/jesonjoke/article/details/80054133

    https://blog.csdn.net/xlgen157387/article/details/78218736

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  • 原文地址:https://www.cnblogs.com/baichendongyang/p/13235464.html
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