怎么使用Java并發(fā)工具包中的CountDownLatch類(lèi)

今天小編給大家分享一下怎么使用Java并發(fā)工具包中的CountDownLatch類(lèi)的相關(guān)知識(shí)點(diǎn)，內(nèi)容詳細(xì)，邏輯清晰，相信大部分人都還太了解這方面的知識(shí)，所以分享這篇文章給大家參考一下，希望大家閱讀完這篇文章后有所收獲，下面我們一起來(lái)了解一下吧。

CountDownLatch是Java并發(fā)包中非常實(shí)用的一個(gè)工具類(lèi)，它可以幫助我們實(shí)現(xiàn)線程之間的同步和協(xié)作。CountDownLatch的核心思想是通過(guò)計(jì)數(shù)器來(lái)控制線程的執(zhí)行順序。當(dāng)計(jì)數(shù)器的值降為0時(shí)，所有等待的線程都會(huì)被喚醒，然后開(kāi)始執(zhí)行下一步操作。

1.CountDownLatch的源碼解讀

在Java中，CountDownLatch的實(shí)現(xiàn)是基于AbstractQueuedSynchronizer類(lèi)的。AbstractQueuedSynchronizer是一個(gè)非常重要的同步器，Java中的許多并發(fā)類(lèi)都是基于它來(lái)實(shí)現(xiàn)的，例如Semaphore、ReentrantLock、ReadWriteLock等。

CountDownLatch的核心實(shí)現(xiàn)類(lèi)是Sync，它是一個(gè)繼承自AbstractQueuedSynchronizer的內(nèi)部類(lèi)。下面是Sync類(lèi)的源碼：

private static final class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
    Sync(int count) {
        setState(count);
    }

    int getCount() {
        return getState();
    }

    protected int tryAcquireShared(int acquires) {
        return (getState() == 0) ? 1 : -1;
    }

    protected boolean tryReleaseShared(int releases) {
        for (;;) {
            int c = getState();
            if (c == 0)
                return false;
            int nextc = c-1;
            if (compareAndSetState(c, nextc))
                return nextc == 0;
        }
    }
}

Sync類(lèi)中有三個(gè)重要的方法：

• tryAcquireShared(int acquires)：嘗試獲取鎖，如果計(jì)數(shù)器的值等于0，表示所有線程都已經(jīng)執(zhí)行完畢，返回1，否則返回-1，表示獲取鎖失敗。

• tryReleaseShared(int releases)：釋放鎖，將計(jì)數(shù)器的值減1，并返回減1后的計(jì)數(shù)器的值。如果計(jì)數(shù)器的值減為0，表示所有線程都已經(jīng)執(zhí)行完畢，返回true，否則返回false。

• getCount()：返回當(dāng)前計(jì)數(shù)器的值。

tryAcquireShared()方法是CountDownLatch的關(guān)鍵所在，它會(huì)嘗試獲取鎖。如果計(jì)數(shù)器的值等于0，說(shuō)明所有線程都已經(jīng)執(zhí)行完畢，可以返回1，表示獲取鎖成功；否則返回-1，表示獲取鎖失敗。這里使用了AbstractQueuedSynchronizer類(lèi)的基礎(chǔ)方法，即getState()方法，該方法用于獲取同步器的狀態(tài)。

tryReleaseShared()方法用于釋放鎖，將計(jì)數(shù)器的值減1，并返回減1后的計(jì)數(shù)器的值。如果計(jì)數(shù)器的值減為0，表示所有線程都已經(jīng)執(zhí)行完畢，返回true，否則返回false。這里使用了AtomicInteger類(lèi)的基礎(chǔ)方法，即compareAndSetState()方法，該方法用于比較并設(shè)置同步器的狀態(tài)。

2.CountDownLatch的原理解析

CountDownLatch的工作原理非常簡(jiǎn)單，它通過(guò)計(jì)數(shù)器來(lái)控制線程的執(zhí)行順序。當(dāng)計(jì)數(shù)器的值降為0時(shí)，所有等待的線程都會(huì)被喚醒，然后開(kāi)始執(zhí)行下一步操作。

CountDownLatch是一個(gè)多線程協(xié)作的工具類(lèi)，它允許一個(gè)或多個(gè)線程等待其他線程完成某個(gè)操作后再繼續(xù)執(zhí)行。CountDownLatch有一個(gè)計(jì)數(shù)器，當(dāng)計(jì)數(shù)器的值變?yōu)?時(shí)，等待的線程就會(huì)被喚醒。CountDownLatch的使用方式非常簡(jiǎn)單，主要包括兩個(gè)方法：await()和countDown()。

• await()方法：該方法會(huì)阻塞當(dāng)前線程，直到計(jì)數(shù)器的值變?yōu)?。

• countDown()方法：該方法會(huì)將計(jì)數(shù)器的值減1。

下面是一個(gè)簡(jiǎn)單的示例代碼：

public class CountDownLatchDemo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        final int count = 3;
        final CountDownLatch latch = new CountDownLatch(count);

        for (int i = 0; i < count; i++) {
            new Thread(() -> {
                // 線程執(zhí)行任務(wù)
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 執(zhí)行任務(wù)...");
                // 任務(wù)執(zhí)行完畢，計(jì)數(shù)器減1
                latch.countDown();
            }).start();
        }

        // 等待所有任務(wù)執(zhí)行完畢
        latch.await();
        System.out.println("所有任務(wù)執(zhí)行完畢...");
    }
}

在該示例代碼中，我們創(chuàng)建了一個(gè)CountDownLatch對(duì)象，并將計(jì)數(shù)器初始化為3。然后創(chuàng)建了3個(gè)線程，每個(gè)線程執(zhí)行一個(gè)任務(wù)，任務(wù)執(zhí)行完畢后，將計(jì)數(shù)器減1。最后，在主線程中調(diào)用latch.await()方法等待所有任務(wù)執(zhí)行完畢。

CountDownLatch的實(shí)現(xiàn)原理是基于AbstractQueuedSynchronizer類(lèi)的。當(dāng)我們調(diào)用await()方法時(shí)，線程會(huì)嘗試獲取鎖，如果計(jì)數(shù)器的值不為0，則獲取鎖失敗，線程會(huì)被加入到同步隊(duì)列中阻塞。當(dāng)我們調(diào)用countDown()方法時(shí)，計(jì)數(shù)器的值會(huì)減1，如果計(jì)數(shù)器的值減為0，表示所有線程都已經(jīng)執(zhí)行完畢，此時(shí)同步隊(duì)列中的線程會(huì)被喚醒，繼續(xù)執(zhí)行下一步操作。

具體來(lái)說(shuō)，在Sync類(lèi)中，tryAcquireShared(int acquires)方法會(huì)嘗試獲取鎖，如果計(jì)數(shù)器的值等于0，表示所有線程都已經(jīng)執(zhí)行完畢，返回1，否則返回-1，表示獲取鎖失敗。tryReleaseShared(int releases)方法用于釋放鎖，將計(jì)數(shù)器的值減1，并返回減1后的計(jì)數(shù)器的值。如果計(jì)數(shù)器的值減為0，表示所有線程都已經(jīng)執(zhí)行完畢，返回true，否則返回false。

3.CountDownLatch的應(yīng)用場(chǎng)景

CountDownLatch是一個(gè)非常實(shí)用的工具類(lèi)，它可以幫助我們實(shí)現(xiàn)線程之間的同步和協(xié)作。下面介紹一些CountDownLatch的常見(jiàn)應(yīng)用場(chǎng)景：

• 等待多個(gè)線程執(zhí)行完畢：如果有多個(gè)線程需要執(zhí)行，但是必須等待所有線程都執(zhí)行完畢才能進(jìn)行下一步操作，可以使用CountDownLatch來(lái)實(shí)現(xiàn)。我們可以創(chuàng)建一個(gè)CountDownLatch對(duì)象，并將計(jì)數(shù)器的值初始化為線程數(shù)，每個(gè)線程執(zhí)行完畢后，調(diào)用countDown()方法將計(jì)數(shù)器減1。最后，在主線程中調(diào)用await()方法等待所有線程執(zhí)行完畢。

• 控制線程的執(zhí)行順序：如果有多個(gè)線程需要按照特定的順序執(zhí)行，可以使用CountDownLatch來(lái)實(shí)現(xiàn)。我們可以創(chuàng)建多個(gè)CountDownLatch對(duì)象，每個(gè)對(duì)象的計(jì)數(shù)器的值都為1，表示只有一個(gè)線程可以執(zhí)行。線程執(zhí)行完畢后，調(diào)用下一個(gè)CountDownLatch對(duì)象的countDown()方法，喚醒下一個(gè)線程。

• 等待外部事件的發(fā)生：如果我們需要等待一個(gè)外部事件的發(fā)生，例如某個(gè)網(wǎng)絡(luò)連接的建立或某個(gè)文件的讀取完成，可以使用CountDownLatch來(lái)實(shí)現(xiàn)。我們可以在主線程中創(chuàng)建一個(gè)CountDownLatch對(duì)象，并將計(jì)數(shù)器的值初始化為1，然后在另一個(gè)線程中等待外部事件的發(fā)生。當(dāng)外部事件發(fā)生時(shí)，調(diào)用CountDownLatch對(duì)象的countDown()方法，喚醒主線程繼續(xù)執(zhí)行。

• 控制并發(fā)線程數(shù)：如果我們需要控制并發(fā)線程的數(shù)量，可以使用CountDownLatch來(lái)實(shí)現(xiàn)。我們可以創(chuàng)建一個(gè)CountDownLatch對(duì)象，并將計(jì)數(shù)器的值初始化為線程數(shù)量，每個(gè)線程執(zhí)行完畢后，調(diào)用countDown()方法將計(jì)數(shù)器減1。如果某個(gè)線程需要等待其他線程執(zhí)行完畢，可以調(diào)用await()方法等待計(jì)數(shù)器的值變?yōu)?。

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