Java併發工具類（閉鎖CountDownLatch）

卡巴拉的樹發表於2017-12-15
JavaCountDownLatch

併發工具類系列：

Java併發工具類（閉鎖CountDownLatch）

Java併發工具類（柵欄CyclicBarrier）

Java併發工具類（訊號量Semaphore）

閉鎖是一種同步工具類，可以延遲執行緒的進度直到其到達終止狀態。

CountDownLatch是一種靈活的閉鎖實現，它可以使一個或者多個執行緒等待一組事件的發生。

閉鎖狀態包含一個計數器，該計數器被初始化為一個正數，表示需要等待的事件數量。countDown方法遞減計數器，表示已經有一個事件已經發生了。而await方法等待計數器達到0，這表示所有需要等待的事件都已經發生。如果計數器的值非0，那麼await會一直阻塞直到計數器為0，或者等待中的執行緒中斷或者超時。 下面，我們以經典的運動員賽跑舉例：

Runner
我們在這裡設定了兩個門，一個是開始門，一個是結束門。

  • 開始門： 所有運動員處於準備狀態，等待教練的槍聲。這時候運動員為n個，槍響只需要一聲，等待的這一聲槍響到了，開始門也就開啟了，所有運動員開始跑。
  • 結束門： 教練等待所有運動員，當最後一個運動員也衝破底線，教練才能宣佈所有人到達終點，這時候是教練等待n個運動員，直到n為0。

下面我們根據具體的程式碼來演示CountDownLatch的用法：

package concurrency;

import java.util.Random;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

class Runner implements Runnable {
    private static int counter = 0;
    private final int id = counter++;
    private static Random rand= new Random(47);
    private final CountDownLatch start_latch;
    private final CountDownLatch end_latch;

    public Runner(CountDownLatch start_latch, CountDownLatch end_latch) {
        this.start_latch = start_latch;
        this.end_latch = end_latch;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            start_latch.await();  //所有運動員都在準備狀態中，等待教練釋放開始門
            try {
                doWork();  //每個人跑步的時間不同
                end_latch.countDow n();  //跑完後，告訴教練跑完了
            } catch (InterruptedException e) {
                System.out.println("Interrupted Runner" + id);
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            System.out.println("Interrupted Runner" + id);
        }
    }

    public void doWork() throws InterruptedException {
        TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(rand.nextInt(2000));
        System.out.println(this + "completed");
    }

    @Override
    public String toString() {
        return String.format("%1$-3d", id);
    }
}

class Coach implements Runnable {
    private final CountDownLatch start_latch;
    private final CountDownLatch end_latch;

    public Coach(CountDownLatch start_latch, CountDownLatch end_latch) {
        this.start_latch = start_latch;
        this.end_latch = end_latch;
    }

    @Override
    public void run() {
        start_latch.countDown();  //教練釋放了開始門，運動員們都開始跑
        System.out.println("Coach say: Ready!!!!  Go!!!!");
        try {
            end_latch.await();  //當結束門的count down減為0時，教練宣佈所有人都跑完了。
            System.out.println("All runner passed the end point");
        } catch (InterruptedException ex) {
            System.out.println(this + " interrupted");
        }
    }
}

public class TestRunner {
    private static final int SIZE = 10;
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();
        CountDownLatch startGate = new CountDownLatch(1);
        CountDownLatch endGate = new CountDownLatch(SIZE);
        for (int i = 0; i < SIZE; i++) {
            exec.execute(new Runner(startGate, endGate));
        }
        exec.execute(new Coach(startGate, endGate));
        exec.shutdown();
    }
}
複製程式碼

CountDownLatch強調的是一個執行緒（或多個）需要等待另外的n個執行緒幹完某件事情之後才能繼續執行。 上述例子，Coach執行緒是裁判，10個Runner是跑步的。運動員先準備，裁判喊跑，運動員才開始跑（這是第一次同步，對應startGate）。10個人誰跑到終點了，countdown一下，直到10個人全部到達，裁判喊停（這是第二次同步，對應endGate）。 最後執行結果如下：

Coach say: Ready!!!! Go!!!! 7 completed 9 completed 5 completed 8 completed 2 completed 0 completed 6 completed 4 completed 1 completed 3 completed All runner passed the end point

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