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CountDownLatch  

2010-09-30 15:11:22|  分类: JAVA线程安全 |  标签: |举报 |字号 订阅

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java.util.concurrent.CountDownLatch它是一个同步辅助类,在完成一组正在其他线程中执行的操作之前,它允许一个或多个线程一直等待
用给定的计数初始化 CountDownLatch。在调用countDown() 方法,使当前计数减一,且当前计数到达零之前,await 方法会一直受阻塞。当前计数到达零之后,会释放所有等待的线程,await 的所有后续调用都将立即返回。这种现象只出现一次——计数无法被重置。
如果需要重置计数,请考虑使用 CyclicBarrier
CountDownLatch 是一个通用同步工具,它有很多用途。将计数 1 初始化的 CountDownLatch 用作一个简单的开/关锁存器,或入口:在通过调用 countDown() 的线程打开入口前,所有调用 await 的线程都一直在入口处等待。
用 N 初始化的 CountDownLatch 可以使一个线程在 N 个线程完成某项操作之前一直等待,或者使其在某项操作完成 N 次之前一直等待。
CountDownLatch的一个有用特性是,它不要求调用 countDown 方法的线程等到计数到达零时才继续,
调用countDown 方法的线程并不会阻塞。CountDownLatch调用await方法将阻塞当前线程,直到其他线程调用countDown 方法,使其计数到达零时才继续。 
CountDownLatch主要有以下三种用法
  用法1:将计数1初始化的 CountDownLatch 用作一个简单的开/关锁存器,或入口:
在通过调用 countDown() 的线程打开入口前,所有调用 await 的线程都一直在入口处等待。
  用法2:用N初始化的 CountDownLatch 可以使一个线程在 N 个线程完成某项操作之前一直等待,或者使其在某项操作完成 N 次之前一直等待。
  用法3:它不要求调用 countDown 方法的线程等到计数到达零时才继续,而在所有线程都能通过之前,它只是阻止任何线程继续通过一个await。
注意2:用法3其实对用法1和用法2的混合使用。它的实质是一个线程来阻止其他线程通过(用法1),
        但是该线程要完成N个操作(用法2),才让其他线程通过。
注意3:理解的CountDownLatch含义,可以灵活的使用它,而不用拘于上述三种形式。 
注意4:计数无法被重置。如果需要重置计数,请考虑使用 CyclicBarrier。
示例1
  startSignal是一个启动信号,在 driver 为继续执行 worker 做好准备之前,它会阻止所有的 worker 继续执行。
  doneSignal是一个完成信号,它允许 driver 在完成所有 worker 之前一直等待。
 class Driver { // ...
   
void main() throws InterruptedException {
     
CountDownLatch startSignal = new CountDownLatch(1);
     
CountDownLatch doneSignal = new CountDownLatch(N);

     
for (int i = 0; i < N; ++i) // create and start threads
       
new Thread(new Worker(startSignal, doneSignal)).start();

     doSomethingElse
();            // don't let run yet
     startSignal
.countDown();      // let all threads proceed
     doSomethingElse
();
     doneSignal
.await();           // wait for all to finish
   
}
 
}

 
class Worker implements Runnable {
   
private final CountDownLatch startSignal;
   
private final CountDownLatch doneSignal;
   
Worker(CountDownLatch startSignal, CountDownLatch doneSignal) {
     
this.startSignal = startSignal;
     
this.doneSignal = doneSignal;
   
}
   
public void run() {
     
try {
        startSignal
.await();
        doWork
();
        doneSignal
.countDown();
     
} catch (InterruptedException ex) {} // return;
   
}

   
void doWork() { ... }
 
}

 
另一种典型用法是,将一个问题分成N个部分,用执行每个部分并让锁存器倒计数的Runnable来描述每个部分,
然后将所有 Runnable 加入到 Executor 队列。当所有的子部分完成后,协调线程就能够通过 await。
(当线程必须用这种方法反复倒计数时,可改为使用 CyclicBarrier。)
 class Driver2 { // ...
   
void main() throws InterruptedException {
     
CountDownLatch doneSignal = new CountDownLatch(N);
     
Executor e = ...

     
for (int i = 0; i < N; ++i) // create and start threads
       e
.execute(new WorkerRunnable(doneSignal, i));

     doneSignal
.await();           // wait for all to finish
   
}
 
}

 
class WorkerRunnable implements Runnable {
   
private final CountDownLatch doneSignal;
   
private final int i;
   
WorkerRunnable(CountDownLatch doneSignal, int i) {
     
this.doneSignal = doneSignal;
     
this.i = i;
   
}
   
public void run() {
     
try {
        doWork
(i);
        doneSignal
.countDown();
     
} catch (InterruptedException ex) {} // return;
   
}

   
void doWork() { ... }
 
}
内存一致性效果:线程中调用 countDown() 之前的操作 happen-before 紧跟在从另一个线程中对应 await() 成功返回的操作。
主要函数
public CountDownLatch(int count)
    构造一个用给定计数初始化的 CountDownLatch。
    参数:
        count - 在线程能通过 await() 之前,必须调用 countDown() 的次数 
    抛出:
        IllegalArgumentException - 如果 count 为负
public void await()
           throws InterruptedException
    使当前线程在锁存器倒计数至零之前一直等待,除非线程被中断。
    如果当前计数为零,则此方法立即返回。
    如果当前计数大于零,则出于线程调度目的,将禁用当前线程,且在发生以下两种情况之一前,该线程将一直处于休眠状态:
        * 由于调用 countDown() 方法,计数到达零;或者
        * 其他某个线程中断当前线程。 
    如果当前线程:
        * 在进入此方法时已经设置了该线程的中断状态;或者
        * 在等待时被中断, 
    则抛出 InterruptedException,并且清除当前线程的已中断状态。
    抛出:
        InterruptedException - 如果当前线程在等待时被中断
注意:它会抛出InterruptedException,关于Interrupted,请参阅《JAVA线程的interrupt
public boolean await(long timeout,TimeUnit unit) throws InterruptedException
    使当前线程在锁存器倒计数至零之前一直等待,除非线程被中断或超出了指定的等待时间。
    如果当前计数为零,则此方法立刻返回 true 值。
    如果当前计数大于零,则出于线程调度目的,将禁用当前线程,且在发生以下三种情况之一前,该线程将一直处于休眠状态:
        * 由于调用 countDown() 方法,计数到达零;或者
        * 其他某个线程中断当前线程;或者
        * 已超出指定的等待时间。 
    如果计数到达零,则该方法返回 true 值。
    如果当前线程:
        * 在进入此方法时已经设置了该线程的中断状态;或者
        * 在等待时被中断, 
    则抛出 InterruptedException,并且清除当前线程的已中断状态。
    如果超出了指定的等待时间,则返回值为 false。如果该时间小于等于零,则此方法根本不会等待。
    参数:
        timeout - 要等待的最长时间
        unit - timeout 参数的时间单位。 
    返回:
        如果计数到达零,则返回 true;如果在计数到达零之前超过了等待时间,则返回 false 
    抛出:
        InterruptedException - 如果当前线程在等待时被中断
public void countDown()
    递减锁存器的计数,如果计数到达零,则释放所有等待的线程。
    如果当前计数大于零,则将计数减少。如果新的计数为零,出于线程调度目的,将重新启用所有的等待线程。
    如果当前计数等于零,则不发生任何操作。 
public long getCount()
    返回当前计数。
    此方法通常用于调试和测试。
    返回:
        当前计数
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