Java CountDownLatch

妖狐艹你老母 2023-10-05 18:55 4阅读 0赞

根据Java文档，[**CountDownLatch**][CountDownLatch]是一种同步辅助工具，它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为止。CountDownLatch概念是很常见[**的面试问题，**][Link 1]在[**Java并发**][Java]，所以一定要充分理解它。在本文中，我将介绍与Java并发中的CountDownLatch相关的以下几点。

### **什么是CountDownLatch？** ###

CountDownLatch是**与JDK 1.5一起引入的，并与**java.util.concurrent包中的**其他并发实用程序（如CyclicBarrier，Semaphore，****[ConcurrentHashMap][]****和****[BlockingQueue）][BlockingQueue]****一起引入**。此类**使Java线程可以等待，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完成了所有服务的启动。

CountDownLatch的工作原理是使用线程数初始化计数器，每次线程完成执行时，计数器都会递减。当count达到零时，表示所有线程均已完成其执行，并且等待闩锁的线程将恢复执行。

![倒数计时][041355b7b68d8f69f147721b45295020.png]

CountDownLatch概念

CountDownLatch的伪代码可以这样编写：

//主线程启动
    //为N个线程创建CountDownLatch
    //创建并启动N个线程
    //主线程在锁存器上等待
    // N个线程完成任务返回
    //主线程恢复执行

### **CountDownLatch如何工作？** ###

CountDownLatch.java类在其中定义了一个构造函数：

<table> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td style="text-align:left;vertical-align:baseline;"> 
    <div style="margin-left:0px;"> 
     <div style="margin-left:0px;"> 
      <span style="color:#212121;"><code>//Constructs a CountDownLatch initialized with the given count.</code></span> 
     </div> 
     <div style="margin-left:0px;"> 
      <span style="color:#212121;"><code>public</code> <code>CountDownLatch(</code><code>int</code> <code>count) {...}</code></span> 
     </div> 
    </div> </td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

此**计数本质上是**闩锁应等待**的线程数**。该值只能设置一次，并且CountDownLatch**没有**提供**其他机制来重置此count**。

与CountDownLatch的第一次交互是与主线程进行的，goind等待其他线程。启动其他线程后，此主线程必须立即调用**CountDownLatch.await（）**方法。该执行将在await（）方法上停止，直到其他线程完成其执行为止。

其他N个线程必须引用闩锁对象，因为它们将需要通知CountDownLatch对象它们已经完成了任务。该通知通过以下方法完成：**CountDownLatch.countDown（）** ; 每次方法调用都会使构造函数中设置的初始计数减少1。因此，当所有N个线程都调用此方法时，计数达到零，并且允许主线程通过await（）方法恢复执行。

### **实时应用中的可能用法** ###

让我们尝试确定CountDownLatch在实时Java应用程序中的一些可能用法。我正在列出，我记得很多。如果您还有其他用法，请发表评论。它会帮助别人。

1.  **实现最大并行度**：有时我们想同时启动多个线程以实现最大并行度。例如，我们要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并让所有线程等待闩锁，则可以轻松完成此操作。一次调用countDown（）方法将同时恢复所有等待线程的执行。
2.  **等待N个线程完成，然后再开始执行**：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。
3.  **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** ###

在此示例中，我模拟了一个应用程序启动类，该类将启动N个线程，这些线程将检查外部系统并报告回其正在等待启动类的闩锁。一旦验证并检查了所有服务，启动就会开始。

import java.util.concurrent.CountDownLatch;
    
    public class CountDownLatchSample {
    	public static void main(String args[]) {
    		// Set the counter to 2 being two applications
    		CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(4);
    
    		Thread app1 = new Thread(new Application("App1", countDownLatch));
    		Thread app2 = new Thread(new Application("App2", countDownLatch));
    		Thread app3 = new Thread(new Application("App3", countDownLatch));
    		Thread app4 = new Thread(new Application("App4", countDownLatch));
    
    		// initialize applications
    		app1.start();
    		app2.start();
    		app3.start();
    		app4.start();
    
    		try {
    			// wait until countDownLatch reduces to 0.
    			countDownLatch.await();
    			// As all applications are up, print the message
    			System.out.println("All applications are up and running.");
    		} catch (InterruptedException e) {
    			System.out.println(e.getMessage());
    		}
    	}
    }
    
    class Application implements Runnable {
    	private String name;
    	private CountDownLatch countDownLatch;
    
    	public Application(String name, CountDownLatch countDownLatch) {
    		this.name = name;
    		this.countDownLatch = countDownLatch;
    	}
    
    	public void run() {
    		try {
    			System.out.println(name + " started. ");
    			Thread.sleep(1000);
    		} catch (InterruptedException e) {
    			System.out.println(e.getMessage());
    		}
    		System.out.println(name + " is Up and running.");
    		// reduce the count by 1
    		countDownLatch.countDown();
    	}
    }

[CountDownLatch]: https://docs.oracle.com/javase/7/docs/api/java/util/concurrent/CountDownLatch.html
[Link 1]: https://howtodoinjava.com/spring-security/http-basic-authentication-example-using-spring-3/
[Java]: https://howtodoinjava.com/java/multi-threading/
[ConcurrentHashMap]: https://howtodoinjava.com/java/multi-threading/best-practices-for-using-concurrenthashmap/
[BlockingQueue]: https://howtodoinjava.com/java/multi-threading/how-to-use-blockingqueue-and-threadpoolexecutor-in-java/
[041355b7b68d8f69f147721b45295020.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/img_convert/041355b7b68d8f69f147721b45295020.png