【Java并发编程三】闭锁
1、什么是闭锁?
闭锁(latch)是一种Synchronizer(Synchronizer:是一个对象,它根据本身的状态调节线程的控制流。常见类型的Synchronizer包括信号量、关卡和闭锁)。
闭锁可以延迟线程的进度直到线程线程到达终止状态。一个闭锁工作起来就像是一道大门:直到闭锁达到终点状态之前,门一直是关闭的,没有线程能够通过,在终点状态到来的时候,所有线程都可以通过。
2、应用场景
闭锁可以用来确保特定活动直到其他的活动都完成后才开始发生,比如:
- 确保一个计算不会执行,直到它所需要的资源被初始化
- 确保一个服务不会开始,直到它依赖的其他服务都已经开始
- 等待,直到活动的所有部分都为继续处理做好充分准备
- 死锁检测,可以使用n个线程访问共享资源,在每次测试阶段的线程数目是不同的,并尝试产生死锁
3、闭锁的实现
CountDownLatch是一个同步辅助类,存在于java.util.concurrent包下,灵活的实现了闭锁,它允许一个或多个线程等待一个事件集的发生。
CountDownLatch是通过一个计数器来实现的,计数器的初始值为线程的数量。每当一个线程完成了自己的任务后,计数的值就会减1。当计数器值到达0时,它所表示所有的线程已经完成了任务,然后在闭锁上等待的线程就可以恢复执行任务。
4、CountDownLatch原理
CountDownLatch构造函数:
CountDownLatch(int count);
构造器中计数值(count)就是闭锁需要等待的线程数量,这个值只能被设置一次。
CountDownLatch类的方法:
- void await():使当前线程在锁存器倒计数至零之前一直等待,除非线程被中断。
- boolean await(long timeout, TimeUnit unit):使当前线程在锁存器倒计数至零之前一直等待,除非线程被中断或超出了指定的等待时间。
- void countDown():递减锁存器的计数,如果计数到达零,则释放所有等待的线程。
- long getCount():返回当前计数。
- String toString():返回标识此锁存器及其状态的字符串。
与CountDownLatch第一次交互是主线程等待其它的线程,主线程必须在启动其它线程后立即调用await方法,这样主线程的操作就会在这个方法上阻塞,直到其他线程完成各自的任务。
其他的N个线程必须引用闭锁对象,因为他们需要通知CountDownLatch对象,他们已经完成了各自的任务,这种机制就是通过countDown()方法来完成的。每调用一次这个方法,在构造函数中初始化的count值就减1,所以当N个线程都调用了这个方法count的值等于0,然后主线程就能通过await方法,恢复自己的任务。
5、CountDownLatch使用案例
下面介绍API中推荐的一种典型的用法。
首先给出两个类,其中一组worker线程使用了两个倒计数锁存器。
第一个类是一个启动信号,在driver为继续执行worker做好准备之前,它会阻止所有的worker继续执行。
第二个类是一个完成信号,它允许driver在完成所有的worker之前一直等待。
class Driver
{ // ...
private final static int N=10;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException
{
CountDownLatch startSignal = new CountDownLatch(1);
CountDownLatch doneSignal = new CountDownLatch(N); for (int i = 0; i < N; ++i) // create and start threads
new Thread(new Worker(startSignal, doneSignal)).start(); doSomethingElse(); // don't let run yet
startSignal.countDown(); // let all threads proceed
doSomethingElse();
doneSignal.await(); // wait for all to finish
}
private static void doSomethingElse()
{
//doSomethingElse;
}
}
class Worker implements Runnable
{
private final CountDownLatch startSignal;
private final CountDownLatch doneSignal; Worker(CountDownLatch startSignal, CountDownLatch doneSignal)
{
this.startSignal = startSignal;
this.doneSignal = doneSignal;
}
public void run()
{
try
{
startSignal.await();
doWork();
doneSignal.countDown();
}
catch (InterruptedException ex)
{
} // return;
}
void doWork()
{
// ...
}
}
基于上面的模型,下面我实现了自己的应用场景:
public class CountDownLatchDemo
{
final static SimpleDateFormat sdf=new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");
public static void main(String[] args) throws InterruptedException
{
CountDownLatch startLatch = new CountDownLatch(1);//开始工作
CountDownLatch endLatch = new CountDownLatch(2);// 两个工人的协作 Worker worker1 = new Worker("zhang san", 5000,startLatch, endLatch);
Worker worker2 = new Worker("li si", 8000, startLatch,endLatch); worker1.start();//
worker2.start();// startLatch.countDown(); //工作开始
endLatch.await();// 等待所有工人完成工作
System.out.println("all work done at " + sdf.format(new Date()));
} static class Worker extends Thread
{
String workerName;
int workTime;
CountDownLatch startLatch;
CountDownLatch endLatch;
public Worker(String workerName, int workTime, CountDownLatch startLatch,CountDownLatch endLatch)
{
this.workerName = workerName;
this.workTime = workTime;
this.startLatch=startLatch;
this.endLatch = endLatch;
}
public void run()
{
try
{
startLatch.await(); //等待开始工作时间
System.out.println("Worker " + workerName + " do work begin at "+ sdf.format(new Date()));
Thread.sleep(workTime);
}
catch (InterruptedException e)
{
// TODO 自动生成的 catch 块
e.printStackTrace();
}
finally
{
System.out.println("Worker " + workerName + " do work complete at " + sdf.format(new Date()));
endLatch.countDown();// 工人完成工作,计数器减一
}
}
}
}
执行的结果为:
六、参考资料
1、http://www.importnew.com/15731.html
2、Java并发编程实践
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