『死磕Java并发编程系列』并发编程工具类之CountDownLatch

简介: 『死磕Java并发编程系列』并发编程工具类之CountDownLatch

认识 CountDownLatch


CountDownLatch是一个同步工具类,用来协调多个线程之间的同步,或者说起到线程之间通信的作用(非互斥)。


CountDownLatch 能够使一个线程在等待另外一些线程完成各自工作之后,再继续执行。使用一个计数器进行实现。计数器初始值为线程的数量。当每一个线程完成自己任务后,计数器的值就会减一。当计数器的值为0时,表示所有的线程都已经完成一些任务,然后在CountDownLatch上等待的线程就可以恢复执行接下来的任务。

image.png


CountDownLatch 的使用


CountDownLatch类使用起来非常简单。

Class 位于:java.util.concurrent.CountDownLatch

下面简单介绍它的构造方法和常用方法。


构造方法

CountDownLatch只提供了一个构造方法:

// count 为初始计数值
public CountDownLatch(int count) {
  // ……
}


常用方法

//常用方法1:调用await()方法的线程会被挂起,它会等待直到count值为0才继续执行
public void await() throws InterruptedException {
  // ……
}   
// 常用方法2:和await()类似,只不过等待超时后count值还没变为0的话就会继续执行
public boolean await(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException { 
  // ……
}
// 常用方法3:将count值减1
public void countDown() {
  // ……
}


CountDownLatch 的应用场景


我们考虑一个场景:用户购买一个商品下单成功后,我们会给用户发送各种消息提示用户『购买成功』,比如发送邮件、微信消息、短信等。所有的消息都发送成功后,我们在后台记录一条消息表示成功。


当然我们可以使用单线程去完成,逐个完成每个操作,如下图所示:

image.png

但是这样效率就会非常低。如何解决单线程效率低的问题?当然是通过多线程啦。


使用多线程也会遇到一个问题,子线程消息还没发送完,主线程可能就已经打出『所有的消息都已经发送完毕啦』,这在逻辑上肯定是不对的。我们期望所有子线程发完消息主线程才会打印消息,怎么实现呢?CountDownLatch就可以解决这一类问题。

image.png

我们使用代码实现上面的需求。

import java.util.concurrent.*;
public class OrderServiceDemo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        System.out.println("main thread: Success to place an order");
        int count = 3;
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(count);
        Executor executor = Executors.newFixedThreadPool(count);
        executor.execute(new MessageTask("email", countDownLatch));
        executor.execute(new MessageTask("wechat", countDownLatch));
        executor.execute(new MessageTask("sms", countDownLatch));
        // 主线程阻塞,等待所有子线程发完消息
        countDownLatch.await();
        // 所有子线程已经发完消息,计数器为0,主线程恢复
        System.out.println("main thread: all message has been sent");
    }
    static class MessageTask implements Runnable {
        private String messageName;
        private CountDownLatch countDownLatch;
        public MessageTask(String messageName, CountDownLatch countDownLatch) {
            this.messageName = messageName;
            this.countDownLatch = countDownLatch;
        }
        @Override
        public void run() {
            try {
                // 线程发送消息
                System.out.println("Send " + messageName);
                try {
                    TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            } finally {
                // 发完消息计数器减 1
                countDownLatch.countDown();
            }
        }
    }
}


程序运行结果:

main thread: Success to place an order
Send email
Send wechat
Send sms
main thread: all message has been sent

从运行结果可以看到主线程是在所有的子线程发送完消息后才打印,这符合我们的预期。


CountDownLatch 的限制


CountDownLatch是一次性的,计算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。


大家学会了么?后面会接着讲剩余的几种并发工具类,拭目以待吧~

image.png




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