IT俱乐部 Java Java之CountDownLatch原理全面解析

Java之CountDownLatch原理全面解析

CountDownLatch原理解析

1. demo展示

代码逻辑展示了主线程中创建2个子线程分别去执行任务,主线程等2个子线程执行完毕后,再接着执行下面的代码;

常用场景:

分别计算,汇总结果。如,多个线程分别解析excel中的sheet,等待全部解析完毕后汇总结果;

import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class CountDownLatchDemo {
    //定义一个倒计时闩锁
    static CountDownLatch c = new CountDownLatch(2);

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        new Thread(() -> {
            try {
                TimeUnit.MICROSECONDS.sleep(200);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("我是线程1");
            //释放一个
            c.countDown();
        }).start();

        new Thread(() -> {
            try {
                TimeUnit.MICROSECONDS.sleep(200);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("我是线程2");
            //释放一个
            c.countDown();
        }).start();

        System.out.println("我是主线程,我要等那两个线程执行完毕...");
        //等待倒计时为0
        c.await();
        System.out.println("我是主线程,那两个线程都执行完了");
    }
}

输出:

我是主线程,我要等那两个线程执行完毕…

我是线程2

我是线程1

我是主线程,那两个线程都执行完了

2. 原理解析

1.先看构造函数new CountDownLatch(2)做了什么?

这是初始化了AQS子类,并将AQS的状态state设置为传入的2;

public CountDownLatch(int count) {
      if (count 

2.看c.countDown()做了什么?

它释放了一个共享锁状态,也就是state减1;

public void countDown() {
     sync.releaseShared(1);
 }

3.再看c.await()做了什么?

await方法是CounDownLatch中定义的,它调用了其内部类Sync(也是AQS的子类)的获取共享锁的方法acquireSharedInterruptibly;

acquireSharedInterruptibly方法中调用了CountDownLatch内部类Sync中实现的获取共享锁的方法tryAcquireShared,返回值不小0就算获取到了锁,await方法就能返回了,如果返回值小于0将会进入阻塞等待;

CountDownLatch内部类Sync中tryAcquireShared的实现很简单,只要state=0就返回1,否则返回-1;上面说了返回一个不小于0的数字,c.await()就相当于获取到了锁,就可以返回了,主线程就可以继续执行了。

通过上面分析,每次c.countDown(),就会将state减1,state=0的时候主线程恢复执行; 

Java CountDownLatch学习总结

来源包

同为 java.util.concurrent 下的,即也是并发多线程相关下的类,直译 “倒计时锁存器”,一般用于多线程场景,单一的线程也可以,用于等待多个任务完成后再执行其他操作;

提供方法

await()

  • 导致当前线程等待,直到锁存器倒数到零,除非该线程是{@linkplain Thread35;interrupt interrupted}即被打断状态。
  • 如果当前计数为零,则此方法立即返回。
  • 如果当前计数大于零,则当前线程将出于线程调度目的被禁用,并处于休眠状态,直到发生以下两种情况之一:
  • 由于调用{@link#countDown}方法,计数达到零;或者其他线程{@linkplain thread#中断}当前线程。

如果当前线程:

  • 在进入此方法时设置了其中断状态;或者
  • 在等待时{@linkplain Thread#interrupt interrupted},
  • 则抛出{@link InterruptedException},并清除当前线程的中断状态。

简单说就是当使用了这个方法后当前这一个线程将进入等待状态,直到计数器被减到0或者当前线程被中断,计数器被减到0后,所有等待的线程将被唤醒继续向下执行

await(long timeout, TimeUnit unit)

同上,但是指定了等待的超时时间,即线程除了上方两种被唤醒的情况下,等待到超时时间后也会被唤醒

  • countDown():当前计数器减一,如果如果减到 0 则唤醒所有等待在这个 CountDownLatch 上的线程。
  • getCount():获取当前计数的数值

业务书写示例

即将需要一会儿处理的业务 list 设置为计数器的大小,

然后对里面的业务数据执行异步操作,处理业务过程中不论是否有异常都需要对计数器减一,最终使用 await 等待所有任务执行完成,执行完成后,将进入后续处理

            final CountDownLatch latch = new CountDownLatch(lists.size());
            
            for (List item: lists) {
                executor.submit(new Runnable() {
                    @Override
                    public void run() {
                        // ....... 业务处理
                        } catch (Exception e) {
                            // 异常处理
                        } finally {
                            latch.countDown();
                        }
                    }
                });
            }

            try {
                latch.await();
            } catch (InterruptedException e) {
                log.error("线程被中断", e);
            }

       // lists 处理完成后的其他业务操作

一般代码示例

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        final CountDownLatch downLatch = new CountDownLatch(3);

        Await wait111 = new Await("wait111", downLatch);
        Await wait222 = new Await("wait222", downLatch);
        CountDownStart countDownStart = new CountDownStart(downLatch);

        wait111.start();
        wait222.start();
        Thread.sleep(1000);
        countDownStart.run();

    }


class Await extends Thread{

    private CountDownLatch countDownLatch;
    private String name;

    public Await(String name, CountDownLatch countDownLatch){
        this.name = name;
        this.countDownLatch = countDownLatch;
    }


    @Override
    public void run() {
        System.out.println(name + " start.....");
        System.out.println(name + " run.....");
        try {
            countDownLatch.await();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(name + " continue.....run");
    }
}

class CountDownStart extends Thread{

    private CountDownLatch countDownLatch;

    public CountDownStart(CountDownLatch countDownLatch){
        this.countDownLatch = countDownLatch;
    }

    @Override
    public void run() {
        countDownLatch.countDown();
        countDownLatch.countDown();
        countDownLatch.countDown();
        System.out.println("start countDown");
    }
}

运行结果: 

wait222 start…..
wait222 run…..
wait111 start…..
wait111 run…..
start countDown
wait111 continue…..run
wait222 continue…..run
 

但是当我把线程等待去除后:

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        final CountDownLatch downLatch = new CountDownLatch(3);

        Await wait111 = new Await("wait111", downLatch);
        Await wait222 = new Await("wait222", downLatch);
        CountDownStart countDownStart = new CountDownStart(downLatch);

        wait111.start();
        wait222.start();
//        Thread.sleep(1000);
        countDownStart.run();

    }

结果:

start countDown
wait111 start…..
wait111 run…..
wait111 continue…..run
wait222 start…..
wait222 run…..
wait222 continue…..run

另外两个线程线程并没有开始就执行,可能被抢占了,也可能调度优先度不同,实际使用时还是需要多多实验

以上为个人经验,希望能给大家一个参考,也希望大家多多支持IT俱乐部。

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