Java Concurrency Toolkit에서 CountDownLatch 클래스를 사용하는 방법은 무엇입니까?

CountDownLatch는 Java 동시성 패키지의 매우 실용적인 도구 클래스로 스레드 간 동기화 및 협업을 달성하는 데 도움이 될 수 있습니다. CountDownLatch의 핵심 아이디어는 카운터를 통해 스레드의 실행 순서를 제어하는 ​​것입니다. 카운터 값이 0으로 떨어지면 대기 중인 모든 스레드가 깨어나고 다음 작업을 수행하기 시작합니다.

1. CountDownLatch의 소스 코드 해석

Java에서 CountDownLatch의 구현은 AbstractQueuedSynchronizer 클래스를 기반으로 합니다. AbstractQueuedSynchronizer는 Semaphore, ReentrantLock, ReadWriteLock 등과 같은 Java의 많은 동시성 클래스가 이를 기반으로 구현되는 매우 중요한 동기화 장치입니다.

CountDownLatch의 핵심 구현 클래스는 AbstractQueuedSynchronizer에서 상속된 내부 클래스인 Sync입니다. 다음은 Sync 클래스의 소스 코드입니다.

private static final class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
    Sync(int count) {
        setState(count);
    }

    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;
        }
    }
}

Sync 클래스에는 세 가지 중요한 메서드가 있습니다.

• tryAcquireShared(int acquires): 카운터 값이 0과 같으면 잠금을 획득하려고 합니다. 이는 모든 스레드가 실행을 완료했음을 의미하며 1이 반환됩니다. 그렇지 않으면 잠금 획득에 실패했음을 나타내는 -1이 반환됩니다.

• tryReleaseShared(int releases): 잠금을 해제하고 카운터 값을 1만큼 감소시킨 후 1을 감소시킨 후 카운터 값을 반환합니다. 카운터 값이 0으로 감소하면 모든 스레드의 실행이 완료된 것이므로 true를 반환하고, 그렇지 않으면 false를 반환합니다.

• getCount(): 현재 카운터 값을 반환합니다.

tryAcquireShared() 메서드는 CountDownLatch의 핵심이며 잠금 획득을 시도합니다. 카운터 값이 0이면 모든 스레드가 실행을 완료했음을 의미하며 1이 반환될 수 있으며 이는 잠금 획득이 성공했음을 나타냅니다. 그렇지 않으면 -1이 반환되어 잠금 획득이 실패했음을 나타냅니다. 여기서는 AbstractQueuedSynchronizer 클래스의 기본 메소드, 즉 동기화 장치의 상태를 가져오는 데 사용되는 getState() 메소드가 사용됩니다.

tryReleaseShared() 메서드는 잠금을 해제하고 카운터 값을 1 감소시킨 후 1을 감소시킨 후 카운터 값을 반환하는 데 사용됩니다. 카운터 값이 0으로 감소하면 모든 스레드의 실행이 완료된 것이므로 true를 반환하고, 그렇지 않으면 false를 반환합니다. 여기에서는 AtomicInteger 클래스의 기본 메서드, 즉 동기화 장치의 상태를 비교하고 설정하는 데 사용되는 CompareAndSetState() 메서드가 사용됩니다.

2. CountDownLatch의 원리 분석

CountDownLatch의 작동 원리는 카운터를 사용하여 스레드의 실행 순서를 제어합니다. 카운터 값이 0으로 떨어지면 대기 중인 모든 스레드가 깨어나고 다음 작업을 수행하기 시작합니다.

CountDownLatch는 하나 이상의 스레드가 실행을 계속하기 전에 다른 스레드가 작업을 완료할 때까지 기다릴 수 있도록 하는 다중 스레드 공동 작업 도구 클래스입니다. CountDownLatch에는 카운터 값이 0이 되면 대기 스레드가 활성화됩니다. CountDownLatch의 사용은 매우 간단하며 주로 wait() 및 countDown()의 두 가지 메서드를 포함합니다.

• await() 메서드: 이 메서드는 카운터 값이 0이 될 때까지 현재 스레드를 차단합니다.

• countDown() 메서드: 이 메서드는 카운터 값을 1씩 감소시킵니다.

다음은 간단한 샘플 코드입니다.

public class CountDownLatchDemo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        final int count = 3;
        final CountDownLatch latch = new CountDownLatch(count);

        for (int i = 0; i < count; i++) {
            new Thread(() -> {
                // 线程执行任务
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 执行任务...");
                // 任务执行完毕，计数器减1
                latch.countDown();
            }).start();
        }

        // 等待所有任务执行完毕
        latch.await();
        System.out.println("所有任务执行完毕...");
    }
}

이 샘플 코드에서는 CountDownLatch 개체를 만들고 카운터를 3으로 초기화합니다. 그런 다음 3개의 스레드가 생성되고 각 스레드는 작업이 완료된 후 카운터가 1씩 감소합니다. 마지막으로 메인 스레드에서 래치.await() 메서드를 호출하여 모든 작업이 완료될 때까지 기다립니다.

CountDownLatch의 구현 원리는 AbstractQueuedSynchronizer 클래스를 기반으로 합니다. wait() 메서드를 호출하면 스레드는 잠금을 획득하려고 시도합니다. 카운터 값이 0이 아니면 잠금 획득이 실패하고 스레드가 동기화 대기열에 추가되어 차단됩니다. countDown() 메소드를 호출하면 카운터 값이 1만큼 감소합니다. 카운터 값이 0으로 감소하면 모든 스레드가 실행을 완료했음을 의미하며 이때 동기화 큐에 있는 스레드는 깨어나게 됩니다. 계속해서 다음 작업을 수행합니다.

구체적으로 Sync 클래스에서 tryAcquireShared(int acquires) 메서드는 잠금 획득을 시도합니다. 카운터 값이 0이면 모든 스레드의 실행이 완료되었음을 의미하고, 그렇지 않으면 1이 반환됩니다. 1이 반환되어 잠금 획득이 실패했음을 나타냅니다. tryReleaseShared(int releases) 메서드는 잠금을 해제하고 카운터 값을 1 감소시키고 1 감소 후 카운터 값을 반환하는 데 사용됩니다. 카운터 값이 0으로 감소하면 모든 스레드의 실행이 완료된 것이므로 true를 반환하고, 그렇지 않으면 false를 반환합니다.

3. CountDownLatch의 애플리케이션 시나리오

CountDownLatch는 스레드 간 동기화 및 협업을 달성하는 데 도움이 되는 매우 실용적인 도구 클래스입니다. 다음은 CountDownLatch의 몇 가지 일반적인 응용 프로그램 시나리오입니다.

• 여러 스레드가 실행을 완료할 때까지 대기: 실행해야 할 여러 스레드가 있지만 다음 단계로 진행하기 전에 모든 스레드가 실행을 완료할 때까지 기다려야 하는 경우 이를 달성하기 위해 CountDownLatch를 사용할 수 있습니다. CountDownLatch 객체를 생성하고 카운터 값을 스레드 수로 초기화한 후 countDown() 메서드를 호출하여 카운터를 1씩 감소시킬 수 있습니다. 마지막으로 메인 스레드에서 wait() 메서드를 호출하여 모든 스레드가 실행을 완료할 때까지 기다립니다.

• 스레드의 실행 순서 제어: 특정 순서로 실행해야 하는 스레드가 여러 개 있는 경우 CountDownLatch를 사용하여 이를 달성할 수 있습니다. CountDownLatch 객체를 여러 개 생성할 수 있으며 각 객체의 카운터 값은 1입니다. 이는 하나의 스레드만 실행할 수 있음을 나타냅니다. 스레드 실행이 완료된 후 다음 CountDownLatch 객체의 countDown() 메서드를 호출하여 다음 스레드를 깨웁니다.

• 외부 이벤트 발생 대기: 네트워크 연결 설정이나 파일 읽기 완료 등 외부 이벤트 발생을 기다려야 하는 경우 CountDownLatch를 사용하여 이를 달성할 수 있습니다. 기본 스레드에서 CountDownLatch 개체를 만들고 카운터 값을 1로 초기화한 다음 다른 스레드에서 외부 이벤트가 발생할 때까지 기다릴 수 있습니다. 외부 이벤트가 발생하면 CountDownLatch 객체의 countDown() 메서드를 호출하여 메인 스레드를 깨워 실행을 계속합니다.

• 동시 스레드 수 제어: 동시 스레드 수를 제어해야 하는 경우 CountDownLatch를 사용하여 이를 달성할 수 있습니다. CountDownLatch 객체를 생성하고 카운터 값을 스레드 수로 초기화한 후 countDown() 메서드를 호출하여 카운터를 1씩 감소시킬 수 있습니다. 스레드가 다른 스레드의 실행이 완료될 때까지 기다려야 하는 경우, wait() 메서드를 호출하여 카운터 값이 0이 될 때까지 기다릴 수 있습니다.

위 내용은 Java Concurrency Toolkit에서 CountDownLatch 클래스를 사용하는 방법은 무엇입니까?의 상세 내용입니다. 자세한 내용은 PHP 중국어 웹사이트의 기타 관련 기사를 참조하세요!