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 什么是CountDownLatch

CountDownLatch是通過(guò)一個(gè)計(jì)數(shù)器來(lái)實(shí)現(xiàn)的，計(jì)數(shù)器的初始值是線程的數(shù)量。每當(dāng)一個(gè)線程執(zhí)行完畢后，計(jì)數(shù)器的值就減1，當(dāng)計(jì)數(shù)器的值為0時(shí)，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(chǎng)景

CountDownLatch可以用來(lái)干什么呢?有什么應(yīng)用場(chǎng)景?實(shí)際項(xiàng)目中有應(yīng)用的場(chǎng)景嗎?這應(yīng)該才是大家比較關(guān)心的。我們先來(lái)看看官網(wǎng)提供的例子是如何進(jìn)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(gè)demo我直接把它轉(zhuǎn)成了圖片順帶推薦下這個(gè)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(gè)開始信號(hào)(startSignal)會(huì)阻止任何工人(worker )開始工作，在司機(jī)到來(lái)之前。說(shuō)白了就是司機(jī)沒來(lái)工人就不能干活。
• 第二個(gè)是完成信號(hào) (doneSignal)，允許司機(jī) Driver 等待，直到所有的工人完成.說(shuō)白了就是司機(jī)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(gè)大任務(wù)拆分N個(gè)部分，讓多個(gè)線程(Worker)執(zhí)行，每個(gè)線程(Worker)執(zhí)行完自己的部分計(jì)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(jī)加工的流水線一樣，組裝一步手機(jī)需要一條條的流水線來(lái)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(jī)組裝完成了。

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

多個(gè)線程等待：模擬并發(fā)，讓并發(fā)線程一起執(zhí)行。

有時(shí)候我們寫了接口想去壓測(cè)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(lái)進(jìn)行壓測(cè)，但是有時(shí)候我們不想去下載工具，其實(shí)就可以借助CountDownLatch來(lái)實(shí)現(xiàn)。

/** 
 * @author: 公眾號(hào)：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(qǐng)求都阻塞在這，等待 
                         countDownLatch.await(); 
                         // 調(diào)用測(cè)試接口 
                         System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "開始執(zhí)行……"); 
                    } catch (InterruptedException e) { 
                         e.printStackTrace(); 
                    } 
               }).start(); 
          } 
          // 讓請(qǐng)求都準(zhǔn)備好 
          Thread.sleep(2000); 
          // 讓所有請(qǐng)求統(tǒng)一請(qǐng)求 
          countDownLatch.countDown(); 
     } 
} 

我們通過(guò)CountDownLatch.await()，讓多個(gè)參與者線程啟動(dòng)后阻塞等待，然后在主線程 調(diào)用CountDownLatch.countdown() 將計(jì)數(shù)減為0，讓所有線程一起往下執(zhí)行;以此實(shí)現(xiàn)了多個(gè)線程在同一時(shí)刻并發(fā)執(zhí)行，來(lái)模擬并發(fā)請(qǐng)求的目的。

單個(gè)線程等待：多個(gè)線程(任務(wù))完成后，進(jìn)行匯總合并

/** 
 * @author: 公眾號(hào)：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(jì)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(yùn)行完成后，進(jìn)行結(jié)果匯總"); 
     } 
} 

這種場(chǎng)景應(yīng)該是用的最多了,比如我們打開一個(gè)電商的個(gè)人中心頁(yè)面，我們需要調(diào)用，用戶信息接口、用戶訂單接口、用戶會(huì)員信息等接口，然后合并后一起給到前端，假設(shè)每個(gè)接口最長(zhǎng)耗時(shí)為1s，如果我們同步調(diào)用的話最大耗時(shí)時(shí)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(shí)時(shí)間是3s。每個(gè)接口調(diào)用返回?cái)?shù)據(jù)后調(diào)用countDown方法，讓計(jì)數(shù)器進(jìn)行減1，當(dāng)把計(jì)數(shù)器減為0時(shí)的這個(gè)線程會(huì)去喚醒主線程，讓它繼續(xù)往下走。

CountDownLatch 實(shí)現(xiàn)原理

CountDownLatch是通過(guò)AQS的state字段來(lái)實(shí)現(xiàn)的一個(gè)計(jì)數(shù)器，計(jì)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(shí)候，state的值會(huì)進(jìn)行減1，最后某個(gè)線程將state值減為0時(shí)，會(huì)把調(diào)用了await()進(jìn)行阻塞等待的線程進(jìn)行喚醒。CountDownLatch重寫了tryReleaseShared這個(gè)方法，只有當(dāng)state這個(gè)字段被設(shè)置為0時(shí)，也就是tryReleaseShared返回true的情況就會(huì)執(zhí)行doReleaseShared方法，把調(diào)用了await的線程進(jìn)行喚醒。

public final boolean releaseShared(int arg) { 
      if (tryReleaseShared(arg)) { 
          doReleaseShared(); 
          return true; 
      } 
      return false; 
  } 
rotected 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(jìn)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(lái)看這個(gè)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(jì)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(jì)數(shù)值。
• CountDownLatch的作用就是允許一個(gè)或多個(gè)線程等待其他線程完成操作，看起來(lái)有點(diǎn)類似join() 方法，但其提供了比 join() 更加靈活的API。
• CountDownLatch可以手動(dòng)控制在n個(gè)線程里調(diào)用n次countDown()方法使計(jì)數(shù)器進(jìn)行減一操作，也可以在一個(gè)線程里調(diào)用n次執(zhí)行減一操作。
• join() 的實(shí)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(duì)來(lái)說(shuō)還是CountDownLatch使用起來(lái)較為靈活。

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