倒计数器CountDownLatch

CountDownLatch介绍

CountDownLatch是Java并发编程中一个非常实用的同步工具类，它位于java.util.concurrent包下，是JDK 1.5以后加入的。CountDownLatch通过一个计数器来控制多个线程的执行顺序，允许一个或多个线程等待其他线程完成操作后再继续执行。

CountDownLatch的主要方法

• 构造函数：CountDownLatch(int count)，传入一个参数count，表示计数器的初始值。

• await()：调用该方法的线程会阻塞，直到计数器值减至0。

• await(long timeout, TimeUnit unit)：与await()方法类似，但增加了超时时间，如果超时则不再等待。

• countDown()：将计数器的值减1，如果计数器的值变为0，则唤醒所有因调用await()方法而阻塞的线程。

经典应用场景

• 应用启动时的初始化

  在应用程序启动时，可能需要等待多个初始化任务完成（如数据库连接、配置加载等）后，才允许处理客户端请求。此时，可以使用CountDownLatch来等待所有初始化任务完成。

• 并行任务的同步

  当一个任务需要等待多个并行执行的任务全部完成才能继续时，可以使用CountDownLatch。例如，在并行计算中，将大任务拆分成多个子任务，等待所有子任务完成后，再进行汇总处理。

• 测试高并发场景

  在模拟高并发测试时，可以控制多个线程同时开始执行，以测试系统在高负载下的表现。通过CountDownLatch，可以确保所有线程同时开始执行。

具体代码示例

使用CountDownLatch的示例，展示了如何让主线程等待若干个子线程全部完成后再继续执行：

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

public class CountDownLatchDemo {
    public static int threadCount = 5;
    public static ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(threadCount);
    public static CountDownLatch latch = new CountDownLatch(threadCount);

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        for (int i = 0; i < threadCount; ++i) {
            executorService.execute(new WorkerThread());
        }
        latch.await(); // 主线程在此等待，直到计数器变为0
        System.out.println("所有子线程执行完成,主线程继续执行");
        executorService.shutdown();
    }

    static class WorkerThread implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            try {
                Thread.sleep(1000);
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 完成任务");
            } catch (InterruptedException e) {
               e.printStackTrace();
            } finally {
                latch.countDown(); //完成任务后计数减1
            }
        }
    }
}

在这个例子中，我们创建了一个固定大小的线程池来执行5个WorkerThread任务。每个工作线程完成自己的任务后会调用latch.countDown()减少计数器的值。主线程则通过调用latch.await()等待，直到所有的工作线程都完成了它们的任务（即计数器变为0），之后主线程才会继续执行。相对于join()，CountDownLatch使用起来非常方便。

稍微修改一下上面的示例，就得到以下控制多个线程同时开始执行例子：

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

public class CountDownLatchDemo {
    public static int threadCount = 5;
    public static ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(threadCount);
    public static CountDownLatch latch = new CountDownLatch(1);

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        for (int i = 0; i < threadCount; ++i) {
            executorService.execute(new WorkerThread());
        }
        Thread.sleep(3000);
        latch.countDown();
        executorService.shutdown();
    }

    static class WorkerThread implements Runnable {
        @Override
        public void run() {
            try {
                latch.await();
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 开始执行");
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

上述示例中将计数器CountDownLatch初始化为1，所有线程都阻塞在await()上，主线程等待3秒后调用countDown()将计数器减为0，于是所有子线程都同时被唤醒，并开始执行，这样就可以模拟多个线程同时并发执行的情况。

参考

CountDownLatch的 常用场景及使用示例_countdownlatch应用场景-CSDN博客

原文地址：https://blog.csdn.net/qq_38875964/article/details/142552771

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