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