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CountDownLatch(倒计时器)使用场景及原理解析

热度:95   发布时间:2023-11-17 03:20:48.0

一:CountDownLatch(倒计时器)使用场景

CountDownLatch是一个同步工具类,它允许一个或多个线程一直等待,直到其他线程的操作执行完后再执行。

①某一线程在开始运行前等待n个线程执行完毕。将 CountDownLatch 的计数器初始化为n :new CountDownLatch(n) ,每当一个任务线程执行完毕,就将计数器减1 countdownlatch.countDown(),当计数器的值变为0时,在CountDownLatch上 await()的线程就会被唤醒。一个典型应用场景就是启动一个服务时,主线程需要等待多个组件加载完毕,之后再继续执行。

②实现多个线程开始执行任务的最大并行性。注意是并行性,不是并发,强调的是多个线程在某一时刻同时开始执行。类似于赛跑,将多个线程放到起点,等待发令枪响,然后同时开跑。做法是初始化一个共享的 CountDownLatch 对象,将其计数器初始化为 1 :new CountDownLatch(1) ,多个线程在开始执行任务前首先 coundownlatch.await(),当主线程调用 countDown() 时,计数器变为0,多个线程同时被唤醒。

③死锁检测:一个非常方便的使用场景是,你可以使用n个线程访问共享资源,在每次测试阶段的线程数目是不同的,并尝试产生死锁。

CountDownLatch 的使用示例

package com.github.springbootdemo.demo;import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;public class CountDownLatchExample {//请求的数量private static final int threatCount = 550;public static void main(String[] args) throws Exception {//创建一个具有固定线程数量的线程池对象(如果这里线程池的线程数量给的太少的话,你会发现执行的很慢)ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(500);final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(threatCount);for(int i=0;i<threatCount;i++){final int threadNum = i;threadPool.execute(()->{ //Lambda 表达式的运用try {test(threadNum);}catch (Exception e){e.printStackTrace();}finally {countDownLatch.countDown(); //表示一个请求已经被完成}});}countDownLatch.await();//关闭线程池threadPool.shutdown();System.out.println("finish");}public static void test(int threadnum) throws Exception{Thread.sleep(1000); //模拟请求的耗时时间System.out.println("threadnum:" + threadnum);Thread.sleep(1000); //模拟请求的耗时时间}}

上面的代码中,我们定义了请求的数量为550,当这550个请求被处理完成之后,才会执行System.out.println("finish");

与CountDownLatch的第一次交互是主线程等待其他线程。主线程必须在启动其他线程后立即调用CountDownLatch.await()方法。这样主线程的操作就会在这个方法上阻塞,直到其他线程完成各自的任务。

其他N个线程必须引用闭锁对象,因为他们需要通知CountDownLatch对象,他们已经完成了各自的任务。这种通知机制是通过 CountDownLatch.countDown()方法来完成的;每调用一次这个方法,在构造函数中初始化的count值就减1。所以当N个线程都调 用了这个方法,count的值等于0,然后主线程就能通过await()方法,恢复执行自己的任务。

运行结果如下:

threadnum:546
threadnum:545
threadnum:549
threadnum:548
threadnum:547
finish

CountDownLatch 的不足:

CountDownLatch是一次性的,计数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。

二:CountDownLatch原理解析

1:countDownLatch.await()

/*Causes the current thread to wait until the latch has counted down tozero, unless the thread is {@linkplain Thread#interrupt interrupted}.*/
public void await() throws InterruptedException {sync.acquireSharedInterruptibly(1);}

代码很简单,就一句话(注意acquireSharedInterruptibly()方法是抽象类:AbstractQueuedSynchronizer的一个方法),我们跟踪源码,继续往下看:

public final void acquireSharedInterruptibly(int arg)throws InterruptedException {if (Thread.interrupted())throw new InterruptedException();if (tryAcquireShared(arg) < 0)doAcquireSharedInterruptibly(arg);}

doAcquireSharedInterruptibly(int arg)

这个时候,我们应该对于countDownLatch.await()方法是怎么“阻塞”当前线程的,已经非常明白了。其实说白了,就是当你调用了countDownLatch.await()方法后,你当前线程就会进入了一个死循环当中,在这个死循环里面,会不断的进行判断,通过调用tryAcquireShared方法,不断判断我们上面说的那个计数器,看看它的值是否为0了(为0的时候,其实就是我们调用了足够多次数的countDownLatch.countDown()方法的时候),如果是为0的话,tryAcquireShared就会返回1,代码也会进入到图中的红框部分,然后跳出了循环,也就不再“阻塞”当前线程了。需要注意的是,说是在不停的循环,其实也并非在不停的执行for循环里面的内容,因为在后面调用parkAndCheckInterrupt()方法时,在这个方法里面是会调用 LockSupport.park(this);,来禁用当前线程的。

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