CountDownLatch是一个同步辅助工具，允许一个或多个线程等待，直到在其他线程中执行的一组操作完成。CountDownLatch概念是很常见的面试问题，在Java并发，所以一定要充分理解它。在这篇文章中，我将介绍与java并发中的CountDownLatch相关的以下几点。
这篇文章中的章节：
什么是CountDownLatch？
CountDownLatch如何工作？
实时应用中可能的用法
示例应用
常见的面试问题
什么是CountDownLatch？
CountDownLatch 与JDK 1.5以及 java.util.concurrent包中的CyclicBarrier，Semaphore，ConcurrentHashMap和BlockingQueue等其他并发实用程序一起引入。此类使java线程等待，直到其他线程集完成其任务。例如，应用程序的主线程要等待，直到负责启动框架服务的其他服务线程已经完成所有服务。
CountDownLatch通过使用线程数初始化计数器来工作，每次线程完成执行时，该计数器都会递减。当count达到零时，表示所有线程都已完成执行，并且线程等待锁存器恢复执行。
CountDownLatch概念
CountDownLatch的伪代码可以这样写：
//主线程开始
//为N个线程创建CountDownLatch
//创建并启动N个线程
//主线程等待锁存器
// N个线程完成任务返回
//主线程恢复执行
CountDownLatch如何工作？
CountDownLatch.java类定义了一个构造函数：
| //Constructs a CountDownLatch initialized with the given count.
public CountDownLatch(int count) {...}
|
这个计数本质上是线程的数量，锁存器应该等待。此值只能设置一次，而CountDownLatch不提供其他机制来重置此计数。
与CountDownLatch的第一次交互是主线程，即goind等待其他线程。这个主线程必须在启动其他线程后立即调用CountDownLatch.await（）方法。执行将在await（）方法上停止，直到时间，其他线程完成执行。
其他N个线程必须引用latch对象，因为它们需要通知CountDownLatch对象它们已经完成了它们的任务。此通知通过以下方法完成：CountDownLatch.countDown（） ; 每次调用方法都会减少构造函数中设置的初始计数，因此，当所有N个线程都调用此方法时，count将达到零，并允许主线程通过await（）方法恢复执行。
实时应用中可能的用法
让我们尝试在实时Java应用程序中识别CountDownLatch的一些可能用法。我正在上市，我记得很多。如果您有任何其他可能的用法，请发表评论。它会帮助别人。
- 实现最大并行性：有时我们希望同时启动多个线程以实现最大并行度。例如，我们想测试一个类是否为单例。如果我们创建一个初始计数为1的CountDownLatch，并且等待所有线程等待锁存，这可以很容易地完成。对countDown（）方法的单次调用将同时恢复所有等待线程的执行。
- 等待N个线程在开始执行之前完成：例如，应用程序启动类希望在处理用户请求之前确保所有N个外部系统都已启动并正在运行。
- 死锁检测：一个非常方便的用例，您可以在每个测试阶段使用N个线程访问具有不同线程数的共享资源，并尝试创建死锁。
使用CountDownLatch的示例应用程序
在这个例子中，我已经模拟了一个应用程序启动类，它启动N个线程，它将检查外部系统并报告回锁定，启动类正在等待。一旦验证并检查了所有服务，启动就会继续。
BaseHealthChecker.java：此类是所有特定外部服务运行状况检查程序的Runnable和父级。这删除了代码重复和中央控制锁存器。
| public abstract class BaseHealthChecker implements Runnable {
private CountDownLatch _latch;
private String _serviceName;
private boolean _serviceUp;
//Get latch object in constructor so that after completing the task, thread can countDown() the latch
public BaseHealthChecker(String serviceName, CountDownLatch latch)
{
super();
this._latch = latch;
this._serviceName = serviceName;
this._serviceUp = false;
}
@Override
public void run() {
try {
verifyService();
_serviceUp = true;
} catch (Throwable t) {
t.printStackTrace(System.err);
_serviceUp = false;
} finally {
if(_latch != null) {
_latch.countDown();
}
}
}
public String getServiceName() {
return _serviceName;
}
public boolean isServiceUp() {
return _serviceUp;
}
//This methos needs to be implemented by all specific service checker
public abstract void verifyService();
}
|
NetworkHealthChecker.java：这个类扩展了BaseHealthChecker，只需要提供verifyService（）方法的实现。除了服务名称和休眠时间之外，DatabaseHealthChecker.java和CacheHealthChecker.java与NetworkHealthChecker.java相同。
| public class NetworkHealthChecker extends BaseHealthChecker
{
public NetworkHealthChecker (CountDownLatch latch) {
super("Network Service", latch);
}
@Override
public void verifyService()
{
System.out.println("Checking " + this.getServiceName());
try
{
Thread.sleep(7000);
}
catch (InterruptedException e)
{
e.printStackTrace();
}
System.out.println(this.getServiceName() + " is UP");
}
}
|
ApplicationStartupUtil.java：这个clas是主要的启动类，它启动锁存器并等待这个锁存器，直到检查完所有服务。
| public class ApplicationStartupUtil
{
//List of service checkers
private static List _services;
//This latch will be used to wait on
private static CountDownLatch _latch;
private ApplicationStartupUtil()
{
}
private final static ApplicationStartupUtil INSTANCE = new ApplicationStartupUtil();
public static ApplicationStartupUtil getInstance()
{
return INSTANCE;
}
public static boolean checkExternalServices() throws Exception
{
//Initialize the latch with number of service checkers
_latch = new CountDownLatch(3);
//All add checker in lists
_services = new ArrayList();
_services.add(new NetworkHealthChecker(_latch));
_services.add(new CacheHealthChecker(_latch));
_services.add(new DatabaseHealthChecker(_latch));
//Start service checkers using executor framework
Executor executor = Executors.newFixedThreadPool(_services.size());
for(final BaseHealthChecker v : _services)
{
executor.execute(v);
}
//Now wait till all services are checked
_latch.await();
//Services are file and now proceed startup
for(final BaseHealthChecker v : _services)
{
if( ! v.isServiceUp())
{
return false;
}
}
return true;
}
}
|
现在您可以编写任何测试类来检查latch的功能。
| public class Main {
public static void main(String[] args)
{
boolean result = false;
try {
result = ApplicationStartupUtil.checkExternalServices();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("External services validation completed !! Result was :: "+ result);
}
}
Output in console:
Checking Network Service
Checking Cache Service
Checking Database Service
Database Service is UP
Cache Service is UP
Network Service is UP
External services validation completed !! Result was :: true
|
常见的面试问题
准备好在接下来的采访中面对与CountDownLatch相关的这些问题。
- 解释CountDownLatch的概念？
- CountDownLatch和CyclicBarrier之间的区别？
- 给出CountDownLatch的一些示例用法？
- CountDownLatch类有哪些主要方法？
