Java中CountDownLatch進(jìn)行多線程同步詳解及實(shí)例代碼
Java中CountDownLatch進(jìn)行多線程同步詳解
CountDownLatch介紹
在前面的Java學(xué)習(xí)筆記中,總結(jié)了Java中進(jìn)行多線程同步的幾個(gè)方法:
1、synchronized關(guān)鍵字進(jìn)行同步。
2、Lock鎖接口及其實(shí)現(xiàn)類ReentrantLock、ReadWriteLock鎖實(shí)現(xiàn)同步。
3、信號(hào)量Semaphore實(shí)現(xiàn)同步。
其中,synchronized關(guān)鍵字和Lock鎖解決的是多個(gè)線程對(duì)同一資源的并發(fā)訪問(wèn)問(wèn)題。信號(hào)量Semaphore解決的是多副本資源的共享訪問(wèn)問(wèn)題。
今天,來(lái)學(xué)習(xí)一下Java中的另外一個(gè)多線程同步輔助類:CountDownLatch。官方文檔對(duì)CountDownLatch的解釋是:在完成一組正在其他線程中執(zhí)行的操作之前,它允許一個(gè)或多個(gè)線程一直等待。也就是說(shuō),CountDownLatch控制某個(gè)或者多個(gè)線程,讓它們等待多個(gè)線程完成某項(xiàng)任務(wù)后,再啟動(dòng)。CountDownLatch主要是用來(lái)同步多個(gè)任務(wù)的執(zhí)行,區(qū)別于其他的synchronized關(guān)鍵字,鎖,信號(hào)量是用來(lái)同步共享資源的。
CountDownLatch實(shí)現(xiàn)原理簡(jiǎn)介:
CountDownLatch內(nèi)部維護(hù)一個(gè)計(jì)數(shù)器,計(jì)數(shù)器的值為待完成的任務(wù)數(shù)N,需要等待這N個(gè)任務(wù)完成的線程調(diào)用
CountDownLatch的await()方法使自己進(jìn)入休眠等待狀態(tài)。
當(dāng)某一個(gè)任務(wù)線程完成某一個(gè)任務(wù)后調(diào)用CountDownLatch的countDown()方法來(lái)表示自己的任務(wù)已完成,此時(shí)CountDownLatch的計(jì)數(shù)器值減1,當(dāng)所有的任務(wù)完成式,計(jì)數(shù)器的值為0。當(dāng)計(jì)數(shù)器值為0時(shí),CountDownLatch將喚醒所有因await()方法進(jìn)入休眠的線程。
CountDownLatch的使用:
CountDownLatch的使用主要有3點(diǎn):
1、CountDownLatch的聲明及初始化,在初始化時(shí)需要指定等待完成的任務(wù)數(shù)。
2、某一個(gè)任務(wù)完成時(shí)調(diào)用CountDownLatch的countDown()方法,向CountDownLatch報(bào)告自己的任務(wù)已經(jīng)完成,
3、需要等待任務(wù)完成的線程調(diào)用CountDownLatch的await()方法,調(diào)用后該線程將進(jìn)入休眠,并在所有任務(wù)數(shù)完成后CountDownLatch的計(jì)數(shù)器值為0時(shí),因await()方法進(jìn)行休眠的線程將被喚醒。
在此本人在Java 7并發(fā)編程實(shí)戰(zhàn)手冊(cè)該書中的CountDownLatch使用示例的基礎(chǔ)上做了部分改進(jìn),來(lái)演示CountDownLatch的使用詳情:
模擬10個(gè)參會(huì)者和一個(gè)主持人參加的一個(gè)會(huì)以,每個(gè)參會(huì)者及主持人需要等待其他的參會(huì)者均到場(chǎng)簽到之后,才能開(kāi)始會(huì)以并發(fā)言。為此,先創(chuàng)建一個(gè)會(huì)以管理的類VideoConference,其提供一個(gè)arrive()方法供參會(huì)者調(diào)用來(lái)進(jìn)行簽到。會(huì)議管理的擁有者是主持人,其等待每個(gè)參會(huì)者的簽到:
public class VideoConference implements Runnable{ private final CountDownLatch countDownLatch; private int number; public VideoConference(int number) { this.number = number; this.countDownLatch = new CountDownLatch(number);//使用Number初始化其內(nèi)部的計(jì)數(shù)器,當(dāng)初始化完成后,不能再次初始化 } public void arrive(String name){ //每個(gè)需要同步的任務(wù),在任務(wù)完成時(shí),需要調(diào)用該方法 countDownLatch.countDown();//countDownLatch內(nèi)部的計(jì)數(shù)器減1 System.out.print("arrive:"+name+"\n"); try{ countDownLatch.await();//await方法是線程進(jìn)入休眠,當(dāng)countDownLatch計(jì)數(shù)器為0時(shí),將被喚醒 //線程被喚醒,在這里可以執(zhí)行一系列任務(wù) System.out.print("name:"+name + " say:let's start..." +"\n"); }catch (InterruptedException e){ e.printStackTrace(); } } public void run(){ System.out.print("has arrive:"+(number-countDownLatch.getCount())+"\n"); try{ countDownLatch.await();//await方法是線程進(jìn)入休眠,當(dāng)countDownLatch計(jì)數(shù)器為0時(shí),將被喚醒 //線程被喚醒,在這里可以執(zhí)行一系列任務(wù) System.out.print("all arrived:"+(number-countDownLatch.getCount())+"\n"); }catch (InterruptedException e){ e.printStackTrace(); } } }
創(chuàng)建一個(gè)參會(huì)者類Participant:
public class Participant implements Runnable{ private VideoConference videoConference; private String name; public Participant(String name, VideoConference videoConference) { this.name = name; this.videoConference = videoConference; } public void run(){ try { //do something Thread.sleep(50); // videoConference.arrive(name); }catch (InterruptedException e){ e.printStackTrace(); } } public static void main(String[] args){ VideoConference videoConference = new VideoConference(10); Thread videoThread = new Thread(videoConference); videoThread.start(); for(int i=0; i<10; i++){ Thread thread = new Thread(new Participant("participant:"+i,videoConference)); thread.start(); } } }
Participant類中的main函數(shù)首先創(chuàng)建了一個(gè)需要10個(gè)參會(huì)者參加的一個(gè)會(huì)議,之后,創(chuàng)建了10個(gè)參會(huì)者并逐個(gè)簽到,在10個(gè)參會(huì)者都簽到之后,每個(gè)參會(huì)者及主持人將被"喚醒"并發(fā)言。
總結(jié):
CountDownLatch類解決的是多線程間的同步等待、任務(wù)協(xié)調(diào)問(wèn)題,應(yīng)用在如在啟動(dòng)某個(gè)程序的主功能前,需要前置完成配置環(huán)境檢查、網(wǎng)絡(luò)檢查等多個(gè)子任務(wù)等類似的場(chǎng)景。在Java中,除了使用CountDownLatch來(lái)實(shí)現(xiàn)多線程間的同步等待以外,還可以使用柵欄技術(shù)CyclicBarrier來(lái)實(shí)現(xiàn)多線程間的同步等待、任務(wù)協(xié)調(diào)。
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