多线程并发之CountDownLatch阻塞等待

﹏ヽ暗。殇╰゛Y 2023-09-28 12:57 17阅读 0赞

### 1. 简介 ###

`CountDownLatch`中`count down`是倒数的意思，`latch`则是门闩、锁住的含义。整体含义可以理解为倒数的门栓。`CountDownLatch`的作用也是如此，在构造`CountDownLatch`的时候需要传入一个整数n(必须>0)，在这个整数“倒数”到0之前，主线程需要等待在门口，而这个“倒数”过程则是由各个执行线程驱动的，每个线程执行完一个任务“倒数”一次。总结来说，`CountDownLatch`的作用就是等待其他的线程都执行完任务，必要时可以对各个任务的执行结果进行汇总，然后主线程才继续往下执行。

`CountDownLatch`主要有两个方法：`countDown()`和`await()`。`countDown()`方法用于使计数器减一，其一般是执行任务的线程调用，`await()`方法则使调用该方法的线程处于等待状态，其一般是主线程调用。这里需要注意的是，`countDown()`方法并没有规定一个线程只能调用一次，当同一个线程调用多次`countDown()`方法时，每次都会使计数器减一；另外，`await()`方法也并没有规定只能有一个线程执行该方法，如果多个线程同时执行`await()`方法，那么这几个线程都将处于等待状态，并且以共享模式享有同一个锁。

### 2. 方法API ###

**方法：**

<table> 
 <thead> 
  <tr> 
   <th><strong>方法</strong></th> 
   <th>说明</th> 
  </tr> 
 </thead> 
 <tbody> 
  <tr> 
   <td>await()</td> 
   <td>使当前线程进入同步队列进行等待，直到<code>latch</code>的值被减到<code>0</code>或者当前线程被中断，当前线程就会被唤醒。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>await(long timeout, TimeUnit unit)</td> 
   <td>等待timeout时间后，count的值还不是0，不再等待，那么将继续执行</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>countDown()</td> 
   <td>使<code>latch</code>的值减<code>1</code>，<font>如果减到了<code>0</code></font>，则会唤醒所有等待在这个<code>latch</code>上的线程。</td> 
  </tr> 
  <tr> 
   <td>getCount()</td> 
   <td>获得<code>latch</code>的数值。</td> 
  </tr> 
 </tbody> 
</table>

### 3. 使用 ###

#### 3.1 await() ####

**示例：**

CountDownLatch count = new CountDownLatch(3);
            new Thread(()->{
        
                //处理业务1
                try {
         TimeUnit.SECONDS.sleep(2); } catch (InterruptedException e) {
         e.printStackTrace(); } finally {
        
                    count.countDown();//确保每个任务执行完递减
                }
            }, "t1").start();
            new Thread(()->{
        
                //处理业务2
                try {
         TimeUnit.SECONDS.sleep(3); } catch (InterruptedException e) {
         e.printStackTrace(); } finally {
        
                    count.countDown();//确保每个任务执行完递减
                }
            }, "t2").start();
            new Thread(()->{
        
                //处理业务3
                try {
         TimeUnit.SECONDS.sleep(3); } catch (InterruptedException e) {
         e.printStackTrace(); } finally {
        
                    count.countDown(); //确保每个任务执行完递减
                }
            }, "t3").start();
    
            long startTime = System.currentTimeMillis();
            count.await(); // 等待任务执行
            long endTime = System.currentTimeMillis();
            System.out.println("任务执行完成，耗时：" + (endTime - startTime) + "毫秒");

**结果：**

![在这里插入图片描述][a0babcb404d34d82bdb1d58d1b0f0e5a.png]

#### 3.2 boolean await(long timeout, TimeUnit unit) ####

**boolean await(long timeout, TimeUnit unit)示例：**

CountDownLatch count = new CountDownLatch(3);
            new Thread(()->{
        
                //处理业务1
                try {
         TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                    System.out.println("task1 over");} catch (InterruptedException e) {
         e.printStackTrace(); } finally {
        
                    count.countDown();//确保每个任务执行完递减
                }
            }, "t1").start();
            new Thread(()->{
        
                //处理业务2
                try {
         TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
                    System.out.println("task2 over");} catch (InterruptedException e) {
         e.printStackTrace(); } finally {
        
                    count.countDown();//确保每个任务执行完递减
                }
            }, "t2").start();
            new Thread(()->{
        
                //处理业务3
                try {
         TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                    System.out.println("task3 over");} catch (InterruptedException e) {
         e.printStackTrace(); } finally {
        
                    count.countDown(); //确保每个任务执行完递减
                }
            }, "t3").start();
    
            long startTime = System.currentTimeMillis();
            boolean await = count.await(2, TimeUnit.SECONDS);// 指定等待时间，如果当前有任务未执行完成则返回false
            System.out.println("所有任务是否执行完成：" + (await ? "是" : "否"));
            System.out.println("计数器值为：" + count.getCount());
            long endTime = System.currentTimeMillis();
            System.out.println("任务执行完成，耗时：" + (endTime - startTime) + "毫秒");

**分析：**

开启三个线程去执行任务，任务1、任务2、任务3耗时依次为1s、2s、3s  
计数器await等待2s，如果2s后计数器值不为0（即三个任务中有任务未执行完成），那么就返回false。可以用在一些比较耗时长的任务上，例如调用第三方接口、业务线比较长，当超过指定时间后就当作失败处理，避免服务一直处于等待阻塞状态。

**结果：**

![在这里插入图片描述][6494f23097a2482ca7aa379e76ba2096.png]

### 4. CountDownLatch和Thread.join()方法的区别 ###

*  1、`CountDownLatch`的作用就是允许一个或多个线程等待其他线程完成操作，看起来有点类似`join()` 方法，但其提供了比`join()`更加灵活的API。
 *  2、`CountDownLatch`可以手动控制在n个线程里调用n次`countDown()`方法使计数器进行减一操作，也可以在一个线程里调用`n次`执行减一操作。 而 `join()` 的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。所以两者之间相对来说还是`CountDownLatch`使用起来较为灵活。

### 5. **CountDownLatch的不足** ###

`CountDownLatch`是一次性的，计算器的值只能在构造方法中初始化一次，之后没有任何机制再次对其设置值，当`CountDownLatch`使用完毕后，它不能再次被使用。

### 6. 扩展 ###

如果采用多线程异步任务`Future`，通过`CompletableFuture.allOf`也可以实现同样的效果，阻塞等待任务执行结果，参考文章[多线程Future，CompletableFuture][Future_CompletableFuture]

[a0babcb404d34d82bdb1d58d1b0f0e5a.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/a0babcb404d34d82bdb1d58d1b0f0e5a.png
[6494f23097a2482ca7aa379e76ba2096.png]: https://img-blog.csdnimg.cn/6494f23097a2482ca7aa379e76ba2096.png
[Future_CompletableFuture]: https://blog.csdn.net/weixin_43847283/article/details/125247315