Java中CountDownLatch进行多线程同步详解及实例代码

java中countdownlatch进行多线程同步详解

countdownlatch介绍

在前面的java学习笔记中，总结了java中进行多线程同步的几个方法：

1、synchronized关键字进行同步。
2、lock锁接口及其实现类reentrantlock、readwritelock锁实现同步。
3、信号量semaphore实现同步。

其中，synchronized关键字和lock锁解决的是多个线程对同一资源的并发访问问题。信号量semaphore解决的是多副本资源的共享访问问题。

今天，来学习一下java中的另外一个多线程同步辅助类：countdownlatch。官方文档对countdownlatch的解释是：在完成一组正在其他线程中执行的操作之前，它允许一个或多个线程一直等待。也就是说，countdownlatch控制某个或者多个线程，让它们等待多个线程完成某项任务后，再启动。countdownlatch主要是用来同步多个任务的执行，区别于其他的synchronized关键字，锁，信号量是用来同步共享资源的。

countdownlatch实现原理简介：

countdownlatch内部维护一个计数器，计数器的值为待完成的任务数ｎ，需要等待这ｎ个任务完成的线程调用

countdownlatch的await()方法使自己进入休眠等待状态。

当某一个任务线程完成某一个任务后调用countdownlatch的countdown()方法来表示自己的任务已完成，此时countdownlatch的计数器值减１，当所有的任务完成式，计数器的值为０。当计数器值为0时，countdownlatch将唤醒所有因await()方法进入休眠的线程。

countdownlatch的使用：

countdownlatch的使用主要有3点：

1、countdownlatch的声明及初始化，在初始化时需要指定等待完成的任务数。

2、某一个任务完成时调用countdownlatch的countdown()方法，向countdownlatch报告自己的任务已经完成，

3、需要等待任务完成的线程调用countdownlatch的await()方法，调用后该线程将进入休眠，并在所有任务数完成后countdownlatch的计数器值为0时，因await()方法进行休眠的线程将被唤醒。

在此本人在java 7并发编程实战手册该书中的countdownlatch使用示例的基础上做了部分改进，来演示countdownlatch的使用详情：

模拟10个参会者和一个主持人参加的一个会以，每个参会者及主持人需要等待其他的参会者均到场签到之后，才能开始会以并发言。为此，先创建一个会以管理的类videoconference，其提供一个arrive()方法供参会者调用来进行签到。会议管理的拥有者是主持人，其等待每个参会者的签到：

public class videoconference implements runnable{ 
  private final countdownlatch countdownlatch; 
  private int number; 
  public videoconference(int number) { 
    this.number = number; 
    this.countdownlatch = new countdownlatch(number);//使用number初始化其内部的计数器，当初始化完成后，不能再次初始化 
  } 
  public void arrive(string name){ 
    //每个需要同步的任务，在任务完成时，需要调用该方法 
    countdownlatch.countdown();//countdownlatch内部的计数器减1 
    system.out.print("arrive:"+name+"\n"); 
    try{ 
      countdownlatch.await();//await方法是线程进入休眠，当countdownlatch计数器为0时，将被唤醒 
      //线程被唤醒，在这里可以执行一系列任务 
      system.out.print("name:"+name + " say:let's start..." +"\n"); 
    }catch (interruptedexception e){ 
      e.printstacktrace(); 
    } 
  } 
  public void run(){ 
    system.out.print("has arrive:"+(number-countdownlatch.getcount())+"\n"); 
    try{ 
      countdownlatch.await();//await方法是线程进入休眠，当countdownlatch计数器为0时，将被唤醒 
      //线程被唤醒，在这里可以执行一系列任务 
      system.out.print("all arrived:"+(number-countdownlatch.getcount())+"\n"); 
    }catch (interruptedexception e){ 
      e.printstacktrace(); 
    } 
  } 
} 

创建一个参会者类participant：

public class participant implements runnable{ 
  private videoconference videoconference; 
  private string name; 
 
  public participant(string name, videoconference videoconference) { 
    this.name = name; 
    this.videoconference = videoconference; 
  } 
  public void run(){ 
    try { 
      //do something 
      thread.sleep(50); 
      // 
      videoconference.arrive(name); 
    }catch (interruptedexception e){ 
      e.printstacktrace(); 
    } 
  } 
 
  public static void main(string[] args){ 
    videoconference videoconference = new videoconference(10); 
    thread videothread = new thread(videoconference); 
    videothread.start(); 
    for(int i=0; i<10; i++){ 
      thread thread = new thread(new participant("participant:"+i,videoconference)); 
      thread.start(); 
    } 
  } 
} 

participant类中的main函数首先创建了一个需要10个参会者参加的一个会议，之后，创建了10个参会者并逐个签到，在10个参会者都签到之后，每个参会者及主持人将被"唤醒"并发言。

总结：

countdownlatch类解决的是多线程间的同步等待、任务协调问题，应用在如在启动某个程序的主功能前，需要前置完成配置环境检查、网络检查等多个子任务等类似的场景。在java中，除了使用countdownlatch来实现多线程间的同步等待以外，还可以使用栅栏技术cyclicbarrier来实现多线程间的同步等待、任务协调。

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