【Java并发010】使用层面：发令枪CountDownLatch全解析

一、前言

CountDownLatch是在java1.5被引入，存在于java.util.cucurrent包中，跟它一起被引入的工具类还有CyclicBarrier、Semaphore、concurrentHashMap和BlockingQueue。

二、CountDownLatch概要

CountDownLatch类作用：使一个线程等待其他线程各自执行完毕后再执行。

CountDownLatch三步操作

1. 构造函数：它是通过一个计数器来实现的，计数器的初始值是线程的数量；
2. 减一操作：每当一个线程执行完毕后，计数器的值就-1；
3. 阻塞通过：当计数器的值为0时，表示所有线程都执行完毕，然后在闭锁上等待的线程就可以恢复工作了。

CountDownLatch发令枪的意义：让所有线程启动后一起执行，不会先启动的先执行。
CountDownLatch发令枪的实现：构造函数确定数量、countDown减一操作、await全部为0发令启动。

三、CountDownLatch源码解析

CountDownLatch类中只提供了一个构造器：

//参数count为计数值
public CountDownLatch(int count) {  };  

类中有三个方法是最重要的：

//调用await()方法的线程会被挂起，它会等待直到count值为0才继续执行
public void await() throws InterruptedException { };
//和await()类似，只不过等待一定的时间后count值还没变为0的话就会继续执行
public boolean await(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException { };
//将count值减1
public void countDown() { };  

小结，一定要调用的方法是：构造函数、countDown、await。

四、CountDownLatch普通示例(涉及的方法：构造函数、countDown、await)

public class CountDownLatchTest {

    public static void main(String[] args) {
        final CountDownLatch latch = new CountDownLatch(2);  // 初始数量为2
        System.out.println("主线程开始执行…… ……");
        //第一个子线程执行
        ExecutorService es1 = Executors.newSingleThreadExecutor();
        es1.execute(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    Thread.sleep(3000);
                    System.out.println("子线程："+Thread.currentThread().getName()+"执行");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                latch.countDown();
            }
        });
        es1.shutdown();

        //第二个子线程执行
        ExecutorService es2 = Executors.newSingleThreadExecutor();
        es2.execute(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    Thread.sleep(3000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("子线程："+Thread.currentThread().getName()+"执行");
                latch.countDown();
            }
        });
        es2.shutdown();
        System.out.println("等待两个线程执行完毕…… ……");
        try {
            latch.await();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("两个子线程都执行完毕，继续执行主线程");
    }
}

运行结果：

主线程开始执行…… ……
等待两个线程执行完毕…… ……
子线程：pool-1-thread-1执行
子线程：pool-2-thread-1执行
两个子线程都执行完毕，继续执行主线程

五、CountDownLatch并发示例(涉及的方法：构造函数、countDown、await)

public class Parallellimit {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService pool = Executors.newCachedThreadPool();
        CountDownLatch cdl = new CountDownLatch(100);
        for (int i = 0; i < 100; i++) {
            CountRunnable runnable = new CountRunnable(cdl);   // 设置CountRunnable类中countDownLatch变量的数据为100
            pool.execute(runnable);
        }
    }
}

class CountRunnable implements Runnable {
    private CountDownLatch countDownLatch;
    public CountRunnable(CountDownLatch countDownLatch) {
        this.countDownLatch = countDownLatch;
    }
    @Override
    public void run() {
        try {
            synchronized (countDownLatch) {
                /*** 每次减少一个容量*/
                countDownLatch.countDown();
                System.out.println("thread counts = " + (countDownLatch.getCount()));
            }
            countDownLatch.await();
            System.out.println("concurrency counts = " + (100 - countDownLatch.getCount()));
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

运行结果：

thread counts = 99
thread counts = 98
thread counts = 97
thread counts = 96
thread counts = 95
thread counts = 94
......
thread counts = 6
thread counts = 5
thread counts = 4
thread counts = 3
thread counts = 2
thread counts = 1
thread counts = 0
concurrency counts = 100
concurrency counts = 100
concurrency counts = 100
concurrency counts = 100
concurrency counts = 100
concurrency counts = 100
concurrency counts = 100
concurrency counts = 100
concurrency counts = 100

CountDownLatch和CyclicBarrier区别：

1. countDownLatch是一个计数器，线程完成一个记录一个，计数器递减，只能只用一次
2. CyclicBarrier的计数器更像一个阀门，需要所有线程都到达，然后继续执行，计数器递增，提供reset功能，可以多次使用

六、面试金手指

6.1 CountDownLatch

countDownLatch定义：使一个线程等待其他线程各自执行完毕后再执行。
countDownLatch一定要调用的方法： 构造函数、countDown、await

1. 构造函数中确定数量
2. countDown减一操作
3. await一定要等到构造函数中设置的count=0才放开阻塞

发令枪CountDownLatch的意义：让所有线程启动后一起执行，不会先启动的先执行。
发令枪CountDownLatch的实现：构造函数确定数量、countDown减一操作、await全部为0发令启动

6.2 面试问题：如何控制十个线程依次输出1~10？

问题：如何控制十个线程依次输出1~10？
回答：

1. 联合线程，join，线程嵌套的方式；
2. 线程通信，synchronized+标志位+wait()+notify()/notifyAll() 或者 lock锁+标志位+condition.await()+condition.signal()/signalAll()

七、小结

使用层面：发令枪CountDownLatch全解析，完成了。

天天打码，天天进步！！！