java并发中CountDownLatch的使用

Wesley13
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java并发中CountDownLatch的使用

在java并发中,控制共享变量的访问非常重要,有时候我们也想控制并发线程的执行顺序,比如:等待所有线程都执行完毕之后再执行另外的线程,或者等所有线程都准备好了才开始所有线程的执行等。

这个时候我们就可以使用到CountDownLatch。

简单点讲,CountDownLatch存有一个放在QueuedSynchronizer中的计数器。当调用countdown() 方法时,该计数器将会减一。然后再调用await()来等待计数器归零。

private static final class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {    ...}private final Sync sync;    public void countDown() {        sync.releaseShared(1);    }

    public void await() throws InterruptedException {        sync.acquireSharedInterruptibly(1);    }    public boolean await(long timeout, TimeUnit unit)        throws InterruptedException {        return sync.tryAcquireSharedNanos(1, unit.toNanos(timeout));    }

下面我们举两个使用的例子:

主线程等待子线程全都结束之后再开始运行

这里我们定义子线程类,在子线程类里面,我们传入一个CountDownLatch用来计数,然后在子线程结束之前,调用该CountDownLatch的countDown方法。最后在主线程中调用await()方法来等待子线程结束执行。

@Slf4jpublic class MainThreadWaitUsage implements Runnable {    private List<String> outputScraper;    private CountDownLatch countDownLatch;    public MainThreadWaitUsage(List<String> outputScraper, CountDownLatch countDownLatch) {        this.outputScraper = outputScraper;        this.countDownLatch = countDownLatch;    }    @Override    public void run() {        outputScraper.add("Counted down");        countDownLatch.countDown();    }}

看下怎么调用:

    @Test    public void testCountDownLatch()            throws InterruptedException {        List<String> outputScraper = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(5);        List<Thread> workers = Stream                .generate(() -> new Thread(new MainThreadWaitUsage(outputScraper, countDownLatch)))                .limit(5)                .collect(toList());        workers.forEach(Thread::start);        countDownLatch.await();        outputScraper.add("Latch released");        log.info(outputScraper.toString());    }

执行结果如下:

07:37:27.388 [main] INFO MainThreadWaitUsageTest - [Counted down, Counted down, Counted down, Counted down, Counted down, Latch released]

等待所有线程都准备好再一起执行

上面的例子中,我们是主线程等待子线程,那么在这个例子中,我们将会看看怎么子线程一起等待到准备好的状态,再一起执行。

思路也很简单,在子线程开始之后,将等待的子线程计数器减一,在主线程中await该计数器,等计数器归零之后,主线程再通知子线程运行。

public class ThreadWaitThreadUsage implements Runnable {    private List<String> outputScraper;    private CountDownLatch readyThreadCounter;    private CountDownLatch callingThreadBlocker;    private CountDownLatch completedThreadCounter;    public ThreadWaitThreadUsage(            List<String> outputScraper,            CountDownLatch readyThreadCounter,            CountDownLatch callingThreadBlocker,            CountDownLatch completedThreadCounter) {        this.outputScraper = outputScraper;        this.readyThreadCounter = readyThreadCounter;        this.callingThreadBlocker = callingThreadBlocker;        this.completedThreadCounter = completedThreadCounter;    }    @Override    public void run() {        readyThreadCounter.countDown();        try {            callingThreadBlocker.await();            outputScraper.add("Counted down");        } catch (InterruptedException e) {            e.printStackTrace();        } finally {            completedThreadCounter.countDown();        }    }}

看下怎么调用:

    @Test    public void testCountDownLatch()            throws InterruptedException {        List<String> outputScraper = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());        CountDownLatch readyThreadCounter = new CountDownLatch(5);        CountDownLatch callingThreadBlocker = new CountDownLatch(1);        CountDownLatch completedThreadCounter = new CountDownLatch(5);        List<Thread> workers = Stream                .generate(() -> new Thread(new ThreadWaitThreadUsage(                        outputScraper, readyThreadCounter, callingThreadBlocker, completedThreadCounter)))                .limit(5)                .collect(toList());        workers.forEach(Thread::start);        readyThreadCounter.await();        outputScraper.add("Workers ready");        callingThreadBlocker.countDown();        completedThreadCounter.await();        outputScraper.add("Workers complete");        log.info(outputScraper.toString());    }

输出结果如下:

07:41:47.861 [main] INFO ThreadWaitThreadUsageTest - [Workers ready, Counted down, Counted down, Counted down, Counted down, Counted down, Workers complete]

停止CountdownLatch的await

如果我们调用await()方法,该方法将会等待一直到count=0才结束。但是如果在线程执行过程中出现了异常,可能导致countdown方法执行不了。那么await()方法可能会出现无限等待的情况。

这个时候我们可以使用:

    public boolean await(long timeout, TimeUnit unit)        throws InterruptedException {        return sync.tryAcquireSharedNanos(1, unit.toNanos(timeout));    }

本文的例子可以参考https://github.com/ddean2009/learn-java-concurrency/tree/master/CountDownLatch

更多教程请参考 flydean的博客

本文分享自微信公众号 - 程序那些事(flydean-tech)。
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