java多執行緒系列：CountDownLatch

mug發表於2021-09-09
Java執行緒CountDownLatch

這篇文章將介紹CountDownLatch這個同步工具類的基本資訊以及通過案例來介紹如何使用這個工具。

CountDownLatch是java.util.concurrent包下面的一個工具類，可以用來協調多個執行緒之間的同步，或者說起到執行緒之間的通訊（而不是用作互斥的作用）。 它可以允許一個或者多個執行緒等待其他執行緒完成操作。

圖片來源於網路

案例

模擬遊戲一開始需要載入一些基礎資料後才能開始遊戲，基礎資料載入完可以繼續載入其他資料。基礎資料包含人物、地圖、背景、物品等等。

解決方案

利用CountDownLatch來實現，基礎資料載入完畢後，CountDownLatch計數器進行減一操作。當CountDownLatch計數器為0時，表示可以開始遊戲。 示意圖如下

java多執行緒系列：CountDownLatch

定義抽象類

定義抽象類AbstractDataRunnable並實現Runnable介面

抽象類包含兩個屬性

private String name;
private CountDownLatch count;
複製程式碼

通過建構函式初始化兩個屬性

public AbstractDataRunnable(String name, CountDownLatch count) {
    this.name = name;
    this.count = count;
}
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定義方法，提供一個抽象方法handle()供子類去實現，getName()和afterCountDown()提供預設的實現。

public String getName() {
    return name;
}

public abstract void handle() throws InterruptedException;

public void afterCountDown(){
    System.out.println(this.getName() + ":CountDownLatch計數減一之後,繼續載入其他資料...");
};
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run方法如下，在呼叫handle()方法之後執行count.countDown();，讓CountDownLatch計數器進行減一操作.計數器減一之後可以繼續載入額外的資料，並不影響當前執行緒

public void run() {
    try {
        System.out.println(this.getName()+" 開始載入...");
        Long l1 = System.currentTimeMillis();
        handle();
        Long l2 = System.currentTimeMillis();
        System.out.println(this.getName()+" 載入完成,花費時間:"+(l2-l1));
    } catch (Exception e){
        e.printStackTrace();
    } finally {
        count.countDown();
    }
    afterCountDown();
}
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定義一些資料載入類

背景資料載入類如下，實現了抽象類AbstractDataRunnable的handle()方法,在handle()方法休眠了2秒

public class BackGroundData extends AbstractDataRunnable {

    public BackGroundData(String name, CountDownLatch count) {
        super(name, count);
    }

    @Override
    public void handle() throws InterruptedException {
        //模擬載入時間，2秒
        Thread.sleep(2000);
    }
}
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其他資料載入類程式碼就不貼出來了，睡眠的時間不同而已

開始遊戲

開始遊戲類如下，通過建構函式傳入CountDownLatch計數器，然後在run方法中執行count.await();方法進行等待基礎資料載入完畢。

class StartGame implements Runnable{
    private CountDownLatch count;

    public StartGame(CountDownLatch count) {
        this.count = count;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            System.out.println("開始載入基礎資料...");
            Long l1 = System.currentTimeMillis();
            count.await();
            Long l2 = System.currentTimeMillis();
            System.out.println("基礎資料載入完畢，總共花費時長:"+(l2-l1)+".可以開始遊戲...");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}
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測試

public static void main(String[] args) throws IOException {
    CountDownLatch count = new CountDownLatch(4);

    //主執行緒
    Thread startGameThread = new Thread(new StartGame(count));
    startGameThread.start();

    //載入資料執行緒
    Thread mapThread = new Thread(new MapData("地圖",count));
    Thread goodsThread = new Thread(new GoodsData("物品",count));
    Thread personageThread = new Thread(new PersonageData("人物",count));
    Thread backGroundThread = new Thread(new BackGroundData("背景",count));


    mapThread.start();
    goodsThread.start();
    personageThread.start();
    backGroundThread.start();

    System.in.read();
}
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測試結果內容

開始載入基礎資料...
地圖 開始載入...
物品 開始載入...
人物 開始載入...
背景 開始載入...
人物 載入完成,花費時間:1000
人物:CountDownLatch計數減一之後,繼續載入其他資料...
背景 載入完成,花費時間:2000
背景:CountDownLatch計數減一之後,繼續載入其他資料...
物品 載入完成,花費時間:2501
物品:CountDownLatch計數減一之後,繼續載入其他資料...
地圖 載入完成,花費時間:3001
地圖:CountDownLatch計數減一之後,繼續載入其他資料...
基礎資料載入完畢，總共花費時長:3003.可以開始遊戲...
複製程式碼

案例原始碼地址：github.com/rainbowda/l…

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