Java线程(十一)：CountDownLatch-线程并发的发令枪

       田径赛百米短跑时，运动员会在起跑线做准备动作，等到发令枪一声响，运动员就会奋力奔跑。在多线程运行时，也有这么一个发令枪--CountDownLatch，它通过控制事先定义的计数来控制线程的运行。

       CountDownLatch的构造方法如下：

CountDownLatch(int count); //构造一个用给定计数初始化的 CountDownLatch。

       主要用到的方法有：

 void await(); //使当前线程在锁存器倒计数至零之前一直等待，除非线程被中断。
 boolean await(long timeout, TimeUnit unit); //使当前线程在锁存器倒计数至零之前一直等待，除非线程被中断或超出了指定的等待时间。
 void countDown(); //递减锁存器的计数，如果计数到达零，则释放所有等待的线程。
 long getCount();  // 返回当前计数。
 String toString(); //返回标识此锁存器及其状态的字符串。

       CountDownLatch是一个同步辅助类，在完成一组正在其他线程中执行的操作之前，它允许一个或多个线程一直等待。对于给定的计数 初始化 CountDownLatch，可以调用了 countDown() 方法，在当前计数到达零之前，await() 方法会一直受阻塞，当计数到达零时，会释放所有等待的线程，await() 的所有后续调用都将立即返回。但这种现象只出现一次——计数无法被重置，如果需要重置计数，请考虑使用 CyclicBarrier。

       CountDownLatch 是一个通用同步工具，它有很多用途，将计数  初始化为1的 CountDownLatch可 用作一个简单的开/关锁存器或入口，在通过调用 countDown() 的线程打开入口前，所有调用 await() 的线程都一直在入口处等待。用 N 初始化的 CountDownLatch 可以使一个线程在 N 个线程完成某项操作之前一直等待，或者使其在某项操作完成 N 次之前一直等待。

       CountDownLatch 的一个有用特性是，它不要求调用 countDown() 方法的线程等到计数到达零时才继续，而在所有线程都能通过之前，它只是阻止任何线程继续通过await(),它比CyclicBarrier有更大的灵活性，它可以控制不确定数目的线程，而不是像CyclicBarrier在确定数目的线程wait()时就会通过，只有当countDown()的值为0时才允许所有的线程通过。

       下面通过一个例子加以说明：

public class CountdownLatchTest {
    public static void main(String[] args) {
		ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
		final CountDownLatch cdOrder = new CountDownLatch(1);
		final CountDownLatch cdAnswer = new CountDownLatch(3);		
		for(int i=0;i<3;i++){
			Runnable runnable = new Runnable(){
					public void run(){
					try {
						System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + 
								"正准备接受命令");			
						cdOrder.await();
						System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + 
						"已接受命令");								
						Thread.sleep((long)(Math.random()*10000));	
						System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + 
								"回应命令处理结果");				
						cdAnswer.countDown();						
					} catch (Exception e) {
						e.printStackTrace();
					}				
				}
			};
			service.execute(runnable);
		}		
		try {
			Thread.sleep((long)(Math.random()*10000));
		
			System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + 
					"即将发布命令");						
			cdOrder.countDown();
			System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + 
			"已发送命令，正在等待结果");	
			cdAnswer.await();
			System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + 
			"已收到所有响应结果");	
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}				
		service.shutdown();
	}
}

        上例中main方法表示主线程，并且通过for循环创建3个子线程，定义了两个CountDownLatch对象：cdOrder和cdAnswer，cdOrder计数为1，用来控制3个子线程，cdAnswer计数为3，用来控制主线程。当程序开始运行时，主线程和子线程同时开始运行，由于主线程需要sleep一段时间，所以3个子线程运行，但是碰到cdOrder.await();必须等到主线程cdOrder.countDown();将计数变成0时才可以继续往下运行，主线程运行到cdAnswer.await();时等待，只有当三个子线程都cdAnswer.countDown();将计数变为0时主线程才可以往下运行。改程序运行结果如下：

线程pool-1-thread-2正准备接受命令
线程pool-1-thread-3正准备接受命令
线程pool-1-thread-1正准备接受命令
线程main即将发布命令
线程main已发送命令，正在等待结果
线程pool-1-thread-3已接受命令
线程pool-1-thread-2已接受命令
线程pool-1-thread-1已接受命令
线程pool-1-thread-1回应命令处理结果
线程pool-1-thread-3回应命令处理结果
线程pool-1-thread-2回应命令处理结果
线程main已收到所有响应结果