闭锁之CountDownLatch(java并发编程实战5.5.1)

小咪咪 2022-07-12 04:18 248阅读 0赞

1、类介绍

闭锁（Latch）是一种同步工具类，可以延迟线程的进度直到其到达终止状态。闭锁的作用相当于一扇门：在闭锁到达结束状态之前，这扇门一直是关闭的，并且没有任何线程能通过，当到达结束状态时，这扇门会打开并允许所有的线程通过。当闭锁到达结束状态后，将不会再改变状态，因此这扇门将永远保持打开状态。闭锁可以用来确保某些活动直到其他活动都完成后才继续执行，例如：

※ 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。每个服务都有一个相关的二元闭锁。当启动服务S时，将首先在S依赖的其他服务的闭锁上等待，在所有依赖的服务都启动后会释放闭锁S，这样其他依赖S的服务才能继续执行。

※ 等待直到某个操作的所有参与者（例如，在多玩家游戏中的所有玩家）都就绪再继续执行。在这种情况下，当所有玩家都准备就绪时，闭锁将到达结束状态。

java.util.concurrent. CountDownLatch 是一种灵活的闭锁实现，可以在上述各种情况中使用，它可以使一个或者多个线程等待一组事件发生。闭锁状态包括一个计数器，该计数器被初始化为一个正数，表示需要等待的事件数量。countDown方法递减计数器，表示有一个事件已经发生了，而await方法等待计数器达到零，这表示所有需要等待的事件都已经发生。如果计数器的值非零，那么await会一直阻塞直到计数器为零，或者等待中的线程中断，或者超时。

如下面的TestHarness中给出了闭锁的两种常见用法。TestHarness创建一定数量的线程，利用它们并发地执行指定的任务。它使用两个闭锁，分别是“起始门（startGate）”和“结束门（endGate）”。起始门计数器的初始值为1，而结束门计数器的初始值为工作线程的数量。每个工作线程首先要做的事就是在启动门上等待，从而确保所有线程都就绪才开始执行。而每个线程要做的最后一件事情就是将调用结束门的countDown方法减1，这能使主线程高效地等待直到所有工作线程都执行完成，因此可以统计所消耗的时间

2.方法介绍

countDown  
public void countDown()  
递减锁存器的计数，如果计数到达零，则释放所有等待的线程。如果当前计数大于零，则将计数减少。如果新的计数为零，出于线程调度目的，将重新启用所有的等待线程。  
如果当前计数等于零，则不发生任何操作。  
  
await  
public boolean await(long timeout,TimeUnit unit) throws InterruptedException  
public boolean await()  
使当前线程在锁存器倒计数至零之前一直等待，除非线程被中断或超出了指定的等待时间。如果当前计数为零，则此方法立刻返回 true 值。  
如果当前计数大于零，则出于线程调度目的，将禁用当前线程.

3.案例

import java.util.concurrent.CountDownLatch;
    
    public class TestHarness {
    	
    	public long timeTasks(int nThreads, final Runnable task) throws InterruptedException {
    		final CountDownLatch startGate = new CountDownLatch(1);
    		final CountDownLatch endGate = new CountDownLatch(nThreads);
    		for (int i = 0; i < nThreads; i++) {
    			Thread t = new Thread() {
    				public void run() {
    					try {
    						startGate.await();
    						try {
    							task.run();
    						} finally {
    							endGate.countDown();
    						}
    					} catch (InterruptedException ignored) {
    					}
    				}
    			};
    			t.start();
    		}
    		long start = System.nanoTime();
    		startGate.countDown();
    		endGate.await();
    		long end = System.nanoTime();
    		return end - start;
    	}
    	
    }

为什么要在TestHarness中使用闭锁，而不是在线程创建后就立即启动？或许，我们希望测试n个线程并发执行某个任务时需要的时间。如果在创建线程后立即启动它们，

那么先启动的线程将“领先”后启动的线程，并且活跃线程数量会随着时间的推移而增加或减少，竞争程序也在不断发生变化。启动门将使得主线程能够同时释放所有工作

线程，而结束们则使主线程能够等待最后一个线程执行完成，而不是顺序地等待每个线程执行完成。