CountDownLatch解析

CountDownLatch是什么

CountDownLatch是基于AQS的阻塞工具,阻塞一个或者多个线程,直到所有的线程都执行完成。

CountDownLatch解决了什么问题

当一个任务运算量比较大的时候,需要拆分为各种子任务,必须要所有子任务完成后才能汇总为总任务。

使用并发模拟的时候可以使用CountDownLatch.也可以设置超时等待时间,

CountDownLatch 用法

1.阻塞所有线程执行完成后再执行

@Slf4j
public class CountDownLatchExample {
//线程数量
private static final int THREAD_NUM = 10; // CountdownLatch阻塞模拟
public static void main(String[] args) throws InterruptedException { // 创建线程池 用于执行线程
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
//创建countDownLatch
final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(THREAD_NUM);
long startTime = System.currentTimeMillis();
//循环创建线程
for (int i = 0; i < THREAD_NUM; i++) {
final int a = i; executorService.execute(() -> {
try {
test(a);
} catch (Exception e) {
log.error("Exception", e);
} finally {
countDownLatch.countDown();
}
}); } countDownLatch.await();
long endTime = System.currentTimeMillis();
log.info("执行完毕,{}-{}",startTime,endTime);
executorService.shutdown();
} private static void test(int num) throws InterruptedException {
Thread.sleep(100);
log.info("{}-{}", num,System.currentTimeMillis());
Thread.sleep(100);
} }

结果

10:56:02.544 [pool-1-thread-5] INFO AQSExample.CountDownLatchExampleTimeOutTest - 4-1559271362542

10:56:02.543 [pool-1-thread-2] INFO AQSExample.CountDownLatchExampleTimeOutTest - 1-1559271362541

10:56:02.548 [pool-1-thread-10] INFO AQSExample.CountDownLatchExampleTimeOutTest - 9-1559271362548

10:56:02.544 [pool-1-thread-7] INFO AQSExample.CountDownLatchExampleTimeOutTest - 6-1559271362543

10:56:02.543 [pool-1-thread-4] INFO AQSExample.CountDownLatchExampleTimeOutTest - 3-1559271362542

10:56:02.544 [pool-1-thread-3] INFO AQSExample.CountDownLatchExampleTimeOutTest - 2-1559271362541

10:56:02.544 [pool-1-thread-8] INFO AQSExample.CountDownLatchExampleTimeOutTest - 7-1559271362543

10:56:02.544 [pool-1-thread-6] INFO AQSExample.CountDownLatchExampleTimeOutTest - 5-1559271362543

10:56:02.543 [pool-1-thread-1] INFO AQSExample.CountDownLatchExampleTimeOutTest - 0-1559271362541

10:56:02.548 [pool-1-thread-9] INFO AQSExample.CountDownLatchExampleTimeOutTest - 8-1559271362548

10:56:02.548 [main] INFO AQSExample.CountDownLatchExampleTimeOutTest - 执行完毕,1559271362441-1559271362548

上述结果可以看到,所有的线程执行完毕后主线程才打印出“执行完毕”。

2.按照超时时间阻塞所有线程执行,到时间后直接释放。

如果我们设置超时时间之后

@Slf4j
public class CountDownLatchExampleTimeOutTest { //线程数量
private static final int THREAD_NUM = 10; // CountdownLatch阻塞模拟
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
// 创建线程池 用于执行线程
ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
//创建countDownLatch
final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(THREAD_NUM);
//循环创建线程
long startTime = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < THREAD_NUM; i++) {
final int a = i;
executorService.execute(() -> {
try {
test(a);
} catch (Exception e) {
log.error("Exception", e);
} finally {
countDownLatch.countDown();
}
}); } countDownLatch.await(10,TimeUnit.MILLISECONDS);
long endTime = System.currentTimeMillis();
log.info("执行完毕,{}-{}",startTime,endTime);
executorService.shutdown();
} private static void test(int num) throws InterruptedException {
Thread.sleep(50);
log.info("{}-{}", num,System.currentTimeMillis());
}
}

由于每个线程延迟50毫秒之后再执行,count已经超时了所以优先打印出了执行完毕的结果。然后在继续执行线程中的内容。

结果

11:14:55.509 [main] INFO AQSExample.CountDownLatchExampleTimeOutTest - 执行完毕,1559272495373-1559272495506

11:14:55.542 [pool-1-thread-1] INFO AQSExample.CountDownLatchExampleTimeOutTest - 0-1559272495542

11:14:55.542 [pool-1-thread-2] INFO AQSExample.CountDownLatchExampleTimeOutTest - 1-1559272495542

11:14:55.543 [pool-1-thread-3] INFO AQSExample.CountDownLatchExampleTimeOutTest - 2-1559272495543

11:14:55.543 [pool-1-thread-4] INFO AQSExample.CountDownLatchExampleTimeOutTest - 3-1559272495543

11:14:55.543 [pool-1-thread-5] INFO AQSExample.CountDownLatchExampleTimeOutTest - 4-1559272495543

11:14:55.544 [pool-1-thread-6] INFO AQSExample.CountDownLatchExampleTimeOutTest - 5-1559272495544

11:14:55.544 [pool-1-thread-7] INFO AQSExample.CountDownLatchExampleTimeOutTest - 6-1559272495544

11:14:55.545 [pool-1-thread-9] INFO AQSExample.CountDownLatchExampleTimeOutTest - 8-1559272495545

11:14:55.545 [pool-1-thread-8] INFO AQSExample.CountDownLatchExampleTimeOutTest - 7-1559272495545

11:14:55.545 [pool-1-thread-10] INFO AQSExample.CountDownLatchExampleTimeOutTest - 9-1559272495545

CountDownLatch源码解析

CountDownLatch源码中的方法和属性并不多,下面我们来一一解析。

1.AQS框架以及构造方法

//当前对象中私有阻塞工具
private final Sync sync;
// 模板方法模式重写AQS工具
private static final class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
private static final long serialVersionUID = 4982264981922014374L;
// 共享阻塞AQS
Sync(int count) {
setState(count);
}
// 获取当前还剩多少资源可以使用
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;
}
}
}
//构造方法创建一个锁对象
public CountDownLatch(int count) {
if (count < 0) throw new IllegalArgumentException("count < 0");
this.sync = new Sync(count);
}

2.countDown()方法解析

该方法用于线程执行完毕后减计统计数量,

// 该方法时释放一个共享锁。当所有锁都被释放完成后主线程就能继续执行了。
public void countDown() {
sync.releaseShared(1);
}

3.await()方法解析

//拦截主线程的方法。主线程在这里等待条件达成后继续执行。
public void await() throws InterruptedException {
//在这里阻塞线程的执行
sync.acquireSharedInterruptibly(1);
}
public final void acquireSharedInterruptibly(int arg)
throws InterruptedException {
if (Thread.interrupted())
throw new InterruptedException();
//这里判断是否还有可以共享的资源
// 如果有则返回-1 否则返回 1,重写AQS的方法参见(1.AQS框架以及构造方法)
if (tryAcquireShared(arg) < 0)
// 有资源则运行阻塞自旋等待所有线程执行完毕
doAcquireSharedInterruptibly(arg);
// 无资源可用就让线程继续执行
} // 带延迟的减少数据拦截方法
// 返回的结果是没有跑完全部线程就继续执行下一步了。
public boolean await(long timeout, TimeUnit unit)
throws InterruptedException {
return sync.tryAcquireSharedNanos(1, unit.toNanos(timeout));
} public final boolean tryAcquireSharedNanos(int arg, long nanosTimeout)
throws InterruptedException {
//线程如果被中断则抛出异常
if (Thread.interrupted())
throw new InterruptedException();
// 表示如果线程被执行完了直接返回成功,如果没有执行完则看等待时间来决定是否要继续执行。
return tryAcquireShared(arg) >= 0 ||
doAcquireSharedNanos(arg, nanosTimeout);
}

CountDownLatch 总结

CountDownLatch这个类能够使一个线程等待其他线程完成各自的工作后再执行。 在分散计算统一合成结果,按某个流程加载资源的方面有着非诚好用的效果。下一篇我们讲解像蓄水池一样功能的Semphore。

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