CountDownLatch的工作原理以及实例

        CountDownLatch、CyclicBarrier是多线程重要的类，本文主要进行对其主要原理的讲解，并且通过举例的形式，使得原理更加清晰，更易了解。

1.CountDownLatch工作原理

        CountDownLatch在多线程并发编程中充当一个计时器的功能，并且维护一个count的变量，并且其操作都是原子操作，该类主要通过countDown()和await()两个方法实现功能的，首先通过建立CountDownLatch对象，并且传入参数即为count初始值。如果一个线程调用了await()方法，那么这个线程便进入阻塞状态，并进入阻塞队列。如果一个线程调用了countDown()方法，则会使count-1；当count的值为0时，这时候阻塞队列中调用await()方法的线程便会逐个被唤醒，从而进入后续的操作。比如下面的例子就是有两个操作，一个是读操作一个是写操作，现在规定必须进行完写操作才能进行读操作。所以当最开始调用读操作时，需要用await()方法使其阻塞，当写操作结束时，则需要使count等于0。因此count的初始值可以定为写操作的记录数，这样便可以使得进行完写操作，然后进行读操作。

具体代码如下：

package concurrent;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.*;
public class CountDownLatchDemo {
	
	private final static CountDownLatch cdl=new CountDownLatch(3);
	private final static Vector v=new Vector();
	
	private static class WriteThread extends Thread{
		private final String writeThreadName;
		private final int stopTime;
		private final String str;
		public WriteThread(String name,int time,String str)
		{
			this.writeThreadName=name;
			this.stopTime=time;
			this.str=str;
		}
		public void run()
		{
			System.out.println(writeThreadName+"开始写入工作");
			try
			{
				Thread.sleep(stopTime);
			}
			catch(InterruptedException e)
			{
				e.printStackTrace();
			}
			cdl.countDown();
			v.add(str);
			System.out.println(writeThreadName+"写入内容为："+str+"。写入工作结束！");
		}
	}
	private static class ReadThread extends Thread{
		public void run()
		{
			System.out.println("读操作之前必须先进行写操作");
			try
			{
				cdl.await();//该线程进行等待，直到countDown减到0，然后逐个苏醒过来。
				//Thread.sleep(3000);
			}
			catch(InterruptedException e)
			{
				e.printStackTrace();
			}
			for(int i=0;i

运行代码，结果如下：

读操作之前必须先进行写操作
writeThread1开始写入工作
writeThread2开始写入工作
writeThread3开始写入工作
writeThread1写入内容为：多线程知识点。写入工作结束！
writeThread2写入内容为：多线程CountDownLatch的知识点。写入工作结束！
writeThread3写入内容为：多线程中控制顺序可以使用CountDownLatch。写入工作结束！
读取第1条记录内容为：多线程知识点
读取第2条记录内容为：多线程CountDownLatch的知识点
读取第3条记录内容为：多线程中控制顺序可以使用CountDownLatch
读操作结束！

        从以上过程可以看出，可以使得先进行写操作然后进行读操作。

2.通过join实现CountDownLatch功能

        其实上述CountDownLatch这种功能可以通过Thread对象的join方法实现同样的功能，只是这里无须调用await()方法和countDown()方法，而是使用sleep()进行控制时间，然后将读操作以及写操作通过在主线程通过join(）方法使其加入主线程，使其实现只有进行写操作结束，才能进行读操作。具体代码如下所示：

package concurrent;

import java.util.Vector;
import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

public class JoinDemo {
	private final static Vector v=new Vector();
	Lock lock=new ReentrantLock();
	final Condition condition=lock.newCondition();//创建condition对象
	
	private static class WriteThread extends Thread{
		private final String writeThreadName;
		private final int stopTime;
		private final String str;
		Lock lock=new ReentrantLock();
		final Condition condition=lock.newCondition();//创建condition对象
		public WriteThread(String name,int time,String str)
		{
			this.writeThreadName=name;
			this.stopTime=time;
			this.str=str;
		}
		public void run()
		{
			System.out.println(writeThreadName+"开始写入工作");
			try
			{
				Thread.sleep(stopTime);
			}
			catch(InterruptedException e)
			{
				e.printStackTrace();
			}
			
			v.add(str);
			System.out.println(writeThreadName+"写入内容为："+str+"。写入工作结束！");
		}
	}
	private static class ReadThread extends Thread{
		Lock lock=new ReentrantLock();
		final Condition condition=lock.newCondition();//创建condition对象
		public void run()
		{
			System.out.println("读操作之前必须先进行写操作");
			try
			{
				Thread.sleep(10000);//该线程进行暂停，时间控制在写操作结束才使线程苏醒过来。
			}
			catch(InterruptedException e)
			{
				e.printStackTrace();
			}
			for(int i=0;i

运行上述程序，可以得到如下结果：

读操作之前必须先进行写操作
writeThread1开始写入工作
writeThread2开始写入工作
writeThread3开始写入工作
writeThread1写入内容为：多线程知识点。写入工作结束！
writeThread2写入内容为：多线程CountDownLatch的知识点。写入工作结束！
writeThread3写入内容为：多线程中控制顺序可以使用CountDownLatch。写入工作结束！
读取第1条记录内容为：多线程知识点
读取第2条记录内容为：多线程CountDownLatch的知识点
读取第3条记录内容为：多线程中控制顺序可以使用CountDownLatch
读操作结束！

3.线程池问题

        通过上述的比较，可以通过join方法实现CountDownLatch的按顺序执行线程的功能，但是CountDownLatch有join实现不了的情况，比如使用线程池时，线程池的线程不能直接使用，所以只能使用CountDownLatch实现按顺序执行线程，而无法使用join()方法。具体代码如下：

package concurrent;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.*;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

import java.util.*;
public class CountDownLatchDemo {
	
	private final static CountDownLatch cdl=new CountDownLatch(3);
	private final static Vector v=new Vector();
	private final static ThreadPoolExecutor threadPool= new ThreadPoolExecutor(10, 15, 60, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingQueue());//使用线程池
	
	private static class WriteThread extends Thread{
		private final String writeThreadName;
		private final int stopTime;
		private final String str;
		public WriteThread(String name,int time,String str)
		{
			this.writeThreadName=name;
			this.stopTime=time;
			this.str=str;
		}
		public void run()
		{
			System.out.println(writeThreadName+"开始写入工作");
			try
			{
				Thread.sleep(stopTime);
			}
			catch(InterruptedException e)
			{
				e.printStackTrace();
			}
			cdl.countDown();
			v.add(str);
			System.out.println(writeThreadName+"写入内容为："+str+"。写入工作结束！");
		}
	}
	private static class ReadThread extends Thread{
		public void run()
		{
			System.out.println("读操作之前必须先进行写操作");
			try
			{
				cdl.await();//该线程进行等待，直到countDown减到0，然后逐个苏醒过来。
				//Thread.sleep(3000);
			}
			catch(InterruptedException e)
			{
				e.printStackTrace();
			}
			for(int i=0;i

运行如上程序，得到以下结果：

读操作之前必须先进行写操作
writeThread1开始写入工作
writeThread2开始写入工作
writeThread3开始写入工作
writeThread1写入内容为：多线程知识点。写入工作结束！
writeThread2写入内容为：多线程CountDownLatch的知识点。写入工作结束！
writeThread3写入内容为：多线程中控制顺序可以使用CountDownLatch。写入工作结束！
读取第1条记录内容为：多线程知识点
读取第2条记录内容为：多线程CountDownLatch的知识点
读取第3条记录内容为：多线程中控制顺序可以使用CountDownLatch
读操作结束！

4.总结

        CountDownLatch类主要是用来实现线程的按顺序执行。主要通过count计数器来实现功能，CountDownLatch(int count)构造函数用于初始化同步计时器，只有当同步计时器为0，主线程才会向下执行。而实现按顺序执行的两个主要方法便是await()和countDown()，其中await()使暂时不想让它执行的线程加入队列进入阻塞状态，而countDown()则是每当执行完一个可执行线程便会减1，直到count为0，那么阻塞队列的线程便会被唤醒。

        Thread对象的join方法可以实现相同的功能，但是特别地，当使用了线程池时，则join()方法便无法实现。但CountDownLatch依然可以实现功能。

            CountDownLatch类主要使用的场景有明显的顺序要求：比如只有等跑完步才能计算排名，只有等所有记录都写入才能进行统计工作等等，因此CountDownLatch完善的是某种逻辑上的功能，使得线程按照正确的逻辑进行。