Java并发编程系列之二十一:CountdownLatch

时间:2022-10-25 22:43:36

CountDownLatch是JDK提供的并发工具包,理解并掌握这些工具包的使用有助于简化特定场景下的编程。就CountDownLatch而言,允许一个或者多个线程等待其他线程完成操作。等待其他线程完成不是与Thread.join()方法类似吗,因为Thread.join()就是让当前的线程等待join的线程执行完毕再继续执行。这里基于一个简单的需求实现CountDownLatch的功能:读取某目录下不同的文件内容,每个线程读取不同的文件,等所有的线程都读取完毕提示读取完毕的信息。

下面的代码使用Thread.join方法模拟了这个过程:

package com.rhwayfun.concurrency.r0406;

import java.text.DateFormat;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;

/**
* Created by rhwayfun on 16-4-6.
*/

public class WaitJoinTaskDemo {

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

final DateFormat format = new SimpleDateFormat("HH:mm:ss");

//第一个线程开始读取
Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
public void run() {
long start = System.currentTimeMillis();
//模拟IO的耗时过程
for (;;){
if (System.currentTimeMillis() - start > 1000 * 10){
break;
}
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " finished task at " + format.format(new Date()));
}
}, "Thread-1");

//第二个线程开始读取
Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
public void run() {
long start = System.currentTimeMillis();
//模拟IO的耗时过程
for (;;){
if (System.currentTimeMillis() - start > 1000 * 5){
break;
}
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " finished task at " + format.format(new Date()));
}
}, "Thread-2");

System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " start task at " + format.format(new Date()));

thread1.start();
thread2.start();
//等待thread1执行完毕
thread1.join();
//等待thread2执行完毕
thread2.join();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " ended task at " + format.format(new Date()));
}
}

运行结果如下:

main start task at 13:38:28
Thread-2 finished task at 13:38:33
Thread-1 finished task at 13:38:38
main ended task at 13:38:38

可以看到程序很好地完成了功能,实际上join的实现原理是让当前线程不停检查join的线程是否存活,如果join存活则让当前线程永远等待(join的线程运行结束后就不存活了,当前线程也不用等待了,这样就实现了等待join线程执行完毕的功能)。join的线程终止后,线程会调用Object.notifyAll()通知等待的线程唤醒,这样就能继续执行了。

下面的示例演示如何使用CountDownLatch完成同样的功能:

package com.rhwayfun.concurrency.r0406;

import java.text.DateFormat;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;

/**
* Created by rhwayfun on 16-4-6.
*/

public class CountDownLatchDemo {

//参数2表示一个计数器
//这里可以理解为等待多少个线程执行完毕
static CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(2);
static final DateFormat format = new SimpleDateFormat("HH:mm:ss");

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

//第一个读取的线程
Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
public void run() {
long start = System.currentTimeMillis();
for (;;){
if (System.currentTimeMillis() - start > 1000 * 10){
break;
}
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " finished task at " + format.format(new Date()));
countDownLatch.countDown();
}
});

//第二个线程开始读取
Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
public void run() {
long start = System.currentTimeMillis();
for (;;){
if (System.currentTimeMillis() - start > 1000 * 5){
break;
}
}
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " finished task at " + format.format(new Date()));
countDownLatch.countDown();
}
}, "Thread-2");

System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " start task at " + format.format(new Date()));

thread1.start();
thread2.start();

//等待其他线程执行完毕
countDownLatch.await();

System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " ended task at " + format.format(new Date()));
}
}

运行结果与上面的一样,这样就使用CountDownLatch完成同样的功能。当然,CountDownLatch的功能远比join强大。CountDownLatch的构造函数会接收一个int类型的额参数作为计数器,如果想等待N个线程执行完成,那么传入的参数就是N。每次调用countDown方法N的值就会减1,await方法会阻塞当前线程,直到其他N个线程执行完毕。这个时候N变为0。然而,参数N不一定就是指N个线程,也可以代表N个步骤等其他的含义。如果某个线程需要执行很长时间(比如IO密集型的任务),不可能一直等待,这个时候可以使用另一个带指定等待时间的方法await(long time,TimeUnit unit),当前线程在等待unit的时间后如果仍然没有执行完毕,那么就不再等待。

这里要注意的是CountDownLatch的构造函数传入的int值必须大于0,如果等于0,调用await地方是不会阻塞当前线程的。