Java中CountDownLatch進行多執行緒同步的範例程式碼分享

這篇文章主要介紹了Java中CountDownLatch進行多執行緒同步詳解及實例程式碼的相關資料,需要的朋友可以參考

Java中CountDownLatch進行多執行緒同步詳解

#CountDownLatch介紹

在前面的Java學習筆記中，總結了Java中進行多執行緒同步的幾個方法：

1、synchronized關鍵字進行同步。
2、Lock鎖定介面及其實作類別ReentrantLock、ReadWriteLock鎖定實現同步。
3、信號量Semaphore實現同步。

其中，synchronized關鍵字和Lock鎖定解決的是多個執行緒對相同資源的並發存取問題。信號量Semaphore解決的是多副本資源的共享存取問題。

今天，來學習Java中的另一個多執行緒同步輔助類別：CountDownLatch。官方文件對CountDownLatch的解釋是：在完成一組正在其他執行緒中執行的操作之前，它允許一個或多個執行緒一直等待。也就是說，CountDownLatch控制某個或多個線程，讓它們等待多個執行緒完成某項任務後，再啟動。 CountDownLatch主要是用來同步多個任務的執行，區別於其他的synchronized關鍵字，鎖，信號量是用來同步共享資源的。

CountDownLatch實作原理簡介：

CountDownLatch內部維護計數器，計數器的值為待完成的任務數Ｎ，需要等待這Ｎ個任務完成的執行緒呼叫

CountDownLatch的await()方法使自己進入休眠等待狀態。

當某一個任務執行緒完成某一個任務後呼叫CountDownLatch的countDown()方法來表示自己的任務已完成，此時CountDownLatch的計數器值減１，當所有的任務完成式，計數器的值為０。當計數器值為0時，CountDownLatch將喚醒所有因await()方法進入休眠的執行緒。

CountDownLatch的使用：

CountDownLatch的使用主要有3點：

1、CountDownLatch的聲明及初始化，在初始化時需要指定等待完成的任務數。

2、某一個任務完成時呼叫CountDownLatch的countDown()方法，向CountDownLatch報告自己的任務已經完成，

3、需要等待任務完成的執行緒呼叫CountDownLatch的await()方法，呼叫後該執行緒將進入休眠，並在所有任務數完成後CountDownLatch的計數器值為0時，因await()方法進行休眠的執行緒將被喚醒。

在此本人在Java 7並發程式設計實戰手冊書中的CountDownLatch使用範例的基礎上做了部分改進，來示範CountDownLatch的使用詳情：

#模擬10個與會者和一個主持人參加的一個會以，每個與會者及主持人需要等待其他的與會者均到場簽到之後，才能開始會以並發言。為此，先建立一個會以管理的類別VideoConference，其提供一個arrive()方法供與會者呼叫來進行簽到。會議管理的擁有者是主持人，等待每個與會者的簽到：

public class VideoConference implements Runnable{ 
  private final CountDownLatch countDownLatch; 
  private int number; 
  public VideoConference(int number) { 
    this.number = number; 
    this.countDownLatch = new CountDownLatch(number);//使用Number初始化其内部的计数器，当初始化完成后，不能再次初始化 
  } 
  public void arrive(String name){ 
    //每个需要同步的任务，在任务完成时，需要调用该方法 
    countDownLatch.countDown();//countDownLatch内部的计数器减1 
    System.out.print("arrive:"+name+"\n"); 
    try{ 
      countDownLatch.await();//await方法是线程进入休眠，当countDownLatch计数器为0时，将被唤醒 
      //线程被唤醒，在这里可以执行一系列任务 
      System.out.print("name:"+name + " say:let's start..." +"\n"); 
    }catch (InterruptedException e){ 
      e.printStackTrace(); 
    } 
  } 
  public void run(){ 
    System.out.print("has arrive:"+(number-countDownLatch.getCount())+"\n"); 
    try{ 
      countDownLatch.await();//await方法是线程进入休眠，当countDownLatch计数器为0时，将被唤醒 
      //线程被唤醒，在这里可以执行一系列任务 
      System.out.print("all arrived:"+(number-countDownLatch.getCount())+"\n"); 
    }catch (InterruptedException e){ 
      e.printStackTrace(); 
    } 
  } 
}

建立一個參會者類別Participant：

public class Participant implements Runnable{ 
  private VideoConference videoConference; 
  private String name; 
 
  public Participant(String name, VideoConference videoConference) { 
    this.name = name; 
    this.videoConference = videoConference; 
  } 
  public void run(){ 
    try { 
      //do something 
      Thread.sleep(50); 
      // 
      videoConference.arrive(name); 
    }catch (InterruptedException e){ 
      e.printStackTrace(); 
    } 
  } 
 
  public static void main(String[] args){ 
    VideoConference videoConference = new VideoConference(10); 
    Thread videoThread = new Thread(videoConference); 
    videoThread.start(); 
    for(int i=0; i<10; i++){ 
      Thread thread = new Thread(new Participant("participant:"+i,videoConference)); 
      thread.start(); 
    } 
  } 
}

Participant類別中的main函數首先創建了一個需要10個與會者參加的一個會議，之後，創建了10個與會者並逐個簽到，在10個與會者都簽到之後，每個與會者及主持人將被"喚醒"並發言。

總結：

CountDownLatch類別解決的是多執行緒間的同步等待、任務協調問題，應用如在啟動某個程序的主功能前，需要前置完成配置環境檢查、網路檢查等多個子任務等類似的場景。在Java中，除了使用CountDownLatch來實現多執行緒間的同步等待以外，還可以使用柵欄技術CyclicBarrier來實現多執行緒間的同步等待、任務協調。

以上是Java中CountDownLatch進行多執行緒同步的範例程式碼分享的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！