详解Java线程同步器CountDownLatch
Java程序有的时候在主线程中会创建多个线程去执行任务,然后在主线程执行完毕之前,把所有线程的任务进行汇总,以前可以用线程的join方法,但是这个方法不够灵活,我们可以使用CountDownLatch类,实现更优雅,而且使用线程池的话,可没有办法调用线程的join方法的呀!
一.简单使用CountDownLatch
直接使用线程:
packagecom.example.demo.study; importjava.util.concurrent.CountDownLatch; publicclassStudy0215{ //这里相当于新建一个初始值为2的计数器 privatestaticvolatileCountDownLatchcountDownLatch=newCountDownLatch(2); publicstaticvoidmain(String[]args)throwsInterruptedException{ newThread(()->{ try{ Thread.sleep(1000); System.out.println("线程一执行完毕"); }catch(Exceptione){ }finally{ //每调用这个方法计数器减一 countDownLatch.countDown(); } }).start(); newThread(()->{ try{ Thread.sleep(1000); System.out.println("线程二执行完毕"); }catch(Exceptione){ }finally{ countDownLatch.countDown(); } }).start(); System.out.println("两个线程已经全部启动"); //只要调用了这个方法之后,主线程会阻塞,直到计数器countDownLatch变成0就会返回 countDownLatch.await(); System.out.println("执行完毕"); } }
实际中尽量少直接操作线程,而是使用线程池:
packagecom.example.demo.study; importjava.util.concurrent.CountDownLatch; importjava.util.concurrent.ExecutorService; importjava.util.concurrent.Executors; publicclassStudy0215{ //这里相当于新建一个初始值为2的计数器 privatestaticvolatileCountDownLatchcountDownLatch=newCountDownLatch(2); publicstaticvoidmain(String[]args)throwsInterruptedException{ //创建线程池 ExecutorServicepool=Executors.newFixedThreadPool(2); //将任务一丢进线程池 pool.submit(()->{ try{ Thread.sleep(1000); System.out.println("线程一执行完毕"); }catch(Exceptione){ }finally{ //每调用这个方法计数器减一 countDownLatch.countDown(); } }); //任务二丢进线程池 pool.submit(()->{ try{ Thread.sleep(1000); System.out.println("线程二执行完毕"); }catch(Exceptione){ }finally{ countDownLatch.countDown(); } }); System.out.println("两个线程已经全部启动"); //只要调用了这个方法之后,主线程会阻塞,直到计数器countDownLatch变成0就会返回 countDownLatch.await(); System.out.println("执行完毕"); } }
二.await方法
看下面的图,可以知道这个CountDownLatch类内部有个工具类Sync实现了AQS,然后CountDownLatch中的方法都是调用工具类Sync去操作的,emmm....跟前面说过的ReentrantLock类结构是一样的;
我们看看CountDownLatch构造器传递的数其实就是设置AQS中state的值:
//实际上调用把值传递给了Sync,也就是设置了AQS中的state publicCountDownLatch(intcount){ if(count<0)thrownewIllegalArgumentException("count<0"); this.sync=newSync(count); } Sync(intcount){ setState(count); }
我们再看看await方法:
//当前线程调用了await方法之后,当前线程就会给阻塞,直到以下两种情况: //1.其他线程调用了countDown方法将计数器减到0之后,该线程就返回了; //2.其他线程调用了当前的线程的中断方法,当前线程抛出异常InterruptedException publicvoidawait()throwsInterruptedException{ sync.acquireSharedInterruptibly(1); } publicfinalvoidacquireSharedInterruptibly(intarg)throwsInterruptedException{ //当前线程被中断就抛出异常 if(Thread.interrupted()) thrownewInterruptedException(); //查看计数器中的值是不是0,不过不是0,就进入AQS等待队列等待; if(tryAcquireShared(arg)<0) doAcquireSharedInterruptibly(arg); } protectedinttryAcquireShared(intacquires){ return(getState()==0)?1:-1; }
三.countDown方法
publicvoidcountDown(){ sync.releaseShared(1); } publicfinalbooleanreleaseShared(intarg){ //tryReleaseShared方法返回false,说明当前计数器的值减一成功 //返回true,说明计数器的值此时为0,那就要唤醒因为调用了CountDownLatch而阻塞的线程 if(tryReleaseShared(arg)){ doReleaseShared(); returntrue; } returnfalse; } protectedbooleantryReleaseShared(intreleases){ //一个无限循环 for(;;){ //获取state的值 intc=getState(); //如果state为0,返回false if(c==0) returnfalse; //否则就把state减一然后用CAS更新到state intnextc=c-1; if(compareAndSetState(c,nextc)) returnnextc==0; } }
四.getState方法
这个方法获取计数器的值,其实就是获取AQS中的state的值;
intgetCount(){ returngetState(); } protectedfinalintgetState(){ returnstate; }
其实CountDownLatch比较容易,功能和Thread的join方法一样,只不过更灵活,基于AQS实现,在初始化的时候设置state的值,当线程调用CountDownLatch的await方法的时候,当前线程就会被丢到AQS的阻塞队列挂起;然后当其他线程调用了countDown方法,其实就是将state减一,当state等于0的时候,就会唤醒所有因为调用await方法而阻塞的线程;
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