引言

上一篇文章我們介紹了AQS的信號量Semaphore《Java高并發(fā)編程基礎(chǔ)三大利器之Semaphore》，接下來應(yīng)該輪到CountDownLatch了。

什么是CountDownLatch

CountDownLatch是通過一個計數(shù)器來實現(xiàn)的，計數(shù)器的初始值是線程的數(shù)量。每當(dāng)一個線程執(zhí)行完畢后，計數(shù)器的值就減1，當(dāng)計數(shù)器的值為0時，表示所有線程都執(zhí)行完畢，然后在閉鎖上（調(diào)用await方法的線程）等待的線程就可以恢復(fù)工作了。

應(yīng)用場景

CountDownLatch可以用來干什么呢？有什么應(yīng)用場景？實際項目中有應(yīng)用的場景嗎？這應(yīng)該才是大家比較關(guān)心的。我們先來看看官網(wǎng)提供的例子是如何進行應(yīng)用的https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/util/concurrent/CountDownLatch.html 官方提供了兩個demo我直接把它轉(zhuǎn)成了圖片順帶推薦下這個代碼轉(zhuǎn)圖片的網(wǎng)址https://www.dute.org/code-snapshot 還挺好用的。

官網(wǎng)demo1

★

The first is a start signal that prevents any worker from proceeding until the driver is ready for them to proceed; The second is a completion signal that allows the driver to wait until all workers have completed.

”

• 第一個開始信號(startSignal)會阻止任何工人(worker )開始工作，在司機到來之前。說白了就是司機沒來工人就不能干活。
• 第二個是完成信號 （doneSignal)，允許司機 Driver 等待，直到所有的工人完成.說白了就是司機要等到所有工人完工為止。

官網(wǎng)demo2

★

Another typical usage would be to divide a problem into N parts, describe each part with a Runnable that executes that portion and counts down on the latch, and queue all the Runnables to an Executor. When all sub-parts are complete, the coordinating thread will be able to pass through await.

”

另一種典型的用法就是把一個大任務(wù)拆分N個部分，讓多個線程（Worker）執(zhí)行，每個線程（Worker）執(zhí)行完自己的部分計數(shù)器就減1，當(dāng)所有子部分都完成后，Driver 才繼續(xù)向下執(zhí)行才繼續(xù)執(zhí)行。就好比富士康手機加工的流水線一樣，組裝一步手機需要一條條的流水線來相互配合完成。一條條流水線（Worker），每條線都干自己的活。有的流水線是貼膜的，有的流水線是打螺絲的，有的流水線是質(zhì)檢的、有的流水線充電的、有的流水線貼膜的。等這些流水線都干完了就把一部手機組裝完成了。

上面兩個就是官方提供的demo，下面我再來兩個我們平時開發(fā)中可以用到的栗子：

多個線程等待：模擬并發(fā)，讓并發(fā)線程一起執(zhí)行。

有時候我們寫了接口想去壓測下它，看看它的最大并發(fā)數(shù)大概是多少。當(dāng)然我們可以使用Jmeter來進行壓測，但是有時候我們不想去下載工具，其實就可以借助CountDownLatch來實現(xiàn)。

/**
 * @author: 公眾號：java金融
 */
public class TestCountDownLatch1 {
     public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
          CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(1);
          for (int i = 0; i < 5; i++) {
               new Thread(() -> {
                    try {
                         //所有請求都阻塞在這，等待
                         countDownLatch.await();
                         // 調(diào)用測試接口
                         System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "開始執(zhí)行……");
                    } catch (InterruptedException e) {
                         e.printStackTrace();
                    }
               }).start();
          }
          // 讓請求都準(zhǔn)備好
          Thread.sleep(2000);
          // 讓所有請求統(tǒng)一請求
          countDownLatch.countDown();
     }
}

我們通過CountDownLatch.await()，讓多個參與者線程啟動后阻塞等待，然后在主線程 調(diào)用CountDownLatch.countdown() 將計數(shù)減為0，讓所有線程一起往下執(zhí)行；以此實現(xiàn)了多個線程在同一時刻并發(fā)執(zhí)行，來模擬并發(fā)請求的目的。

單個線程等待：多個線程(任務(wù))完成后，進行匯總合并

/**
 * @author: 公眾號：java金融
 */
public class TestCountDownLatch1 {
     public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
          int count = 3;
          CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(count);
          for (int i = 0; i < count; i++) {
               final int index = i;
               new Thread(() -> {
                    try {
                         Thread.sleep(1000 + ThreadLocalRandom.current().nextInt(1000));
                         System.out.println("finish" + index + Thread.currentThread().getName());
                    } catch (InterruptedException e) {
                         e.printStackTrace();
                    }finally{
                        countDownLatch.countDown();
                    }
               }).start();
          }
          countDownLatch.await();// 主線程在阻塞，當(dāng)計數(shù)器==0，就喚醒主線程往下執(zhí)行。
          System.out.println("主線程:在所有任務(wù)運行完成后，進行結(jié)果匯總");
     }
}

這種場景應(yīng)該是用的最多了,比如我們打開一個電商的個人中心頁面，我們需要調(diào)用，用戶信息接口、用戶訂單接口、用戶會員信息等接口，然后合并后一起給到前端，假設(shè)每個接口最長耗時為1s，如果我們同步調(diào)用的話最大耗時時間是3s，如果我們采用異步調(diào)用然后合并結(jié)果，所以最大的耗時時間是3s。每個接口調(diào)用返回數(shù)據(jù)后調(diào)用countDown方法，讓計數(shù)器進行減1，當(dāng)把計數(shù)器減為0時的這個線程會去喚醒主線程，讓它繼續(xù)往下走。

CountDownLatch 實現(xiàn)原理

CountDownLatch是通過AQS的state字段來實現(xiàn)的一個計數(shù)器，計數(shù)器的初始值（state的值）為new CountDownLatch設(shè)置的數(shù)量，每次調(diào)用countDown的時候，state的值會進行減1，最后某個線程將state值減為0時，會把調(diào)用了await()進行阻塞等待的線程進行喚醒。CountDownLatch重寫了tryReleaseShared這個方法，只有當(dāng)state這個字段被設(shè)置為0時，也就是tryReleaseShared返回true的情況就會執(zhí)行doReleaseShared方法，把調(diào)用了await的線程進行喚醒。

  public final boolean releaseShared(int arg) {
        if (tryReleaseShared(arg)) {
            doReleaseShared();
            return true;
        }
        return false;
    }
 protected boolean tryReleaseShared(int releases) {
            // Decrement count; signal when transition to zero
            for (;;) {
                int c = getState();
                if (c == 0)
                    return false;
                int nextc = c-1;
                if (compareAndSetState(c, nextc))
                    return nextc == 0;
            }
        }

CountDownLatch的其他源碼就不進行分析了， 相信看了這兩篇文章《Java高并發(fā)編程基礎(chǔ)之AQS》、《Java高并發(fā)編程基礎(chǔ)三大利器之Semaphore》再來看這個還是比較輕松的。

總結(jié)

• CountDownLatch不能重新初始化或者修改CountDownLatch內(nèi)部計數(shù)器的值。
• CountDownLatch和Semaphore在使用AQS的方式上很相似，在同步狀態(tài)中都是保存的是當(dāng)前的計數(shù)值。
• CountDownLatch的作用就是允許一個或多個線程等待其他線程完成操作，看起來有點類似join() 方法，但其提供了比 join() 更加靈活的API。
• CountDownLatch可以手動控制在n個線程里調(diào)用n次countDown()方法使計數(shù)器進行減一操作，也可以在一個線程里調(diào)用n次執(zhí)行減一操作。
• join() 的實現(xiàn)原理是不停檢查join線程是否存活，如果 join 線程存活則讓當(dāng)前線程永遠(yuǎn)等待。所以兩者之間相對來說還是CountDownLatch使用起來較為靈活。

結(jié)束

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站在巨人的肩膀上摘蘋果:

https://javajr.cn/ https://zhuanlan.zhihu.com/p/148231820

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