并发编程-16AQS同步组件之CountDownLatch 闭锁

2023-05-26 63

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简介： 并发编程-16AQS同步组件之CountDownLatch 闭锁

脑图

CountDownLatch闭锁

Java 5.0 在 java.util.concurrent 包中提供了多种并发容器类来改进同步容器的性能。
CountDownLatch 一个同步辅助类，在完成一组正在其他线程中执行的操作之前，它允许一个或多个线程一直等待，即CountDownLatch允许一个或多个线程等待其他线程完成操作。
闭锁可以延迟线程的进度直到其到达终止状态，闭锁可以用来确保某些活动直到其他活动都完成才继续执行：

确保某个计算在其需要的所有资源都被初始化之后才继续执行;

确保某个服务在其依赖的所有其他服务都已经启动之后才启动;

等待直到某个操作所有参与者都准备就绪再继续执行。

示意图

示例

假设有个需求：解析一个Excel里多个sheet的数据，此时可以考虑使用多线程，每个线程解析一个sheet里的数据，等到所有的sheet都解析完之后，程序需要提示解析完成。在这个需求中，要实现主线程等待所有线程完成sheet的解析操作。

Thread#join()

package com.artisan.example.aqs;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
@Slf4j
public class JoinTest {
  public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    // 线程1 处理sheet A
    Thread t1 = new Thread(() -> {
      try {
        log.info(Thread.currentThread().getName() + " parse sheetA start");
        // 休眠1S，模拟业务耗时
        Thread.sleep(1000);
      } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
      }
      log.info(Thread.currentThread().getName() + " parse sheetA finish");
    }, "t1");
    // 线程2 处理sheet B
    Thread t2 = new Thread(() -> {
      try {
        log.info(Thread.currentThread().getName() + " parse sheetB start");
        // 休眠1S，模拟业务耗时
        Thread.sleep(1000);
      } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
      }
      log.info(Thread.currentThread().getName() + " parse sheetB finish");
    }, "t2");
    // 开启线程
    t1.start();
    t2.start();
    // join用于让当前执行线程等待join线程执行结束。其实现原理是不停检查join线程是否存
    // 活，如果join线程存活则让当前线程永远等待。
    t1.join();
    t2.join();
    // 直到join线程中止后，线程的this.notifyAll()方法会被调用.
    // 调用notifyAll()方法是在JVM里实现的，JDK里看不到
    log.info("t1 t2 完成，继续其他操作");
  }
}

输出：

CountDownLatch

package com.artisan.example.aqs;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import lombok.extern.slf4j.Slf4j;
@Slf4j
public class CountDownLatchDemo {
  public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
//    ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
    CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(2);
//    线程池的写法 （推荐）
//    executorService.execute(() -> {
//      try {
//        // 休眠1S，模拟业务耗时
//        Thread.sleep(1000);
//      } catch (InterruptedException e) {
//        e.printStackTrace();
//      }
//      countDownLatch.countDown();
//      log.info("parse sheetA");
//    });
//
//    executorService.execute(() -> {
//      try {
//        // 休眠1S，模拟业务耗时
//        Thread.sleep(1000);
//      } catch (InterruptedException e) {
//        e.printStackTrace();
//      }
//      log.info("parse sheetB");
//      countDownLatch.countDown();
//
//    });
    Thread t1 = new Thread(() -> {
      try {
        log.info(Thread.currentThread().getName() + " parse sheetA start");
        // 休眠1S，模拟业务耗时
        Thread.sleep(1000);
        // 调用CountDownLatch的countDown方法时，计数器N就会减1，CountDownLatch的await方法
        // 会阻塞当前线程，直到计数器N变成零
        countDownLatch.countDown();
      } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
      }
      log.info(Thread.currentThread().getName() + " parse sheetA finish");
    }, "t1");
    Thread t2 = new Thread(() -> {
      try {
        log.info(Thread.currentThread().getName() + " parse sheetB start");
        // 休眠1S，模拟业务耗时
        Thread.sleep(1000);
        // 调用CountDownLatch的countDown方法时，计数器N就会减1，CountDownLatch的await方法
        // 会阻塞当前线程，直到计数器N变成零
        countDownLatch.countDown();
      } catch (InterruptedException e) {
        e.printStackTrace();
      }
      log.info(Thread.currentThread().getName() + " parse sheetB finish");
    }, "t2");
    // 开启线程
    t1.start();
    t2.start();
    // 主线程调用await方法 ，等待t1 t2 完成后继续操作。 即计数器N变为0。 等于0时候，调用await方法时不会
    // 阻塞当前线程
    countDownLatch.await();
    log.info("t1 t2 完成，继续其他操作");
  }
}

输出：

CountDownLatch的构造函数接收一个int类型的参数作为计数器，如果你想等待N个点完成，这里就传入N。

当我们调用CountDownLatch的countDown方法时，N就会减1，CountDownLatch的await方法会阻塞当前线程，直到N变成零。

由于countDown方法可以用在任何地方，所以这里说的N个点，可以是N个线程，也可以是1个线程里的N个执行步骤。

用在多个线程时，只需要把这个CountDownLatch的引用传递到线程里即可。

CountDownLatch示例二 await一直等待其他线程执行完

再来看个我们之前一直使用的例子

输出：

14:41:27.453 [pool-1-thread-22] INFO com.artisan.example.aqs.CountDownLatchExample1 - 21
14:41:27.453 [pool-1-thread-5] INFO 
......
......
......
14:41:27.510 [pool-1-thread-177] INFO com.artisan.example.aqs.CountDownLatchExample1 - 176
14:41:27.610 [main] INFO com.artisan.example.aqs.CountDownLatchExample1 - finish