CountDownLatch:別浪,等人齊再團!

一入王者深似海,從此對象是路人。

哈嘍觀衆老爺們你們好,在下戰神呂布字奉先,今天給大家來一部呂布的教學視頻!

咳咳,不對。大家好,我是磊哥,今天給大家來一篇 CountDownLatch 的文章。

在開始之前,先問大家一個非常專業的技術性問題:打團戰最怕_____?

一道非常簡單的送分題,如果答不對,那磊哥就要批評你了,哈哈。

可能有人會說:打團戰最怕豬隊友,但比豬隊友更可怕的是打團戰人不齊啊兄弟,想想在打團時如果是 5V2 是怎麼一幅畫面,心痛到不敢想🤦🏻‍♀️。

等人齊再團

磊哥在兒子沒有出生之前,也是資深的農藥玩家,至於段位嗎?別問!問就是青銅。雖然磊哥的段位不是很高,但基本的大局觀還是有的,畢竟也是打過幾年 Dota 和 LOL 的青銅玩家是吧?哈哈。

農藥和其他 Moba 類遊戲是一樣的,想要取勝,必須要把握好每次團戰,而每次團戰的關鍵在於等人齊了再開團,是吧?而這個思想正好和咱們要講得 CountDownLatch 的思想是一致的,咱們來看看是怎麼回事吧。

吾有上將“CountDownLatch”

想象一下這樣一個場景,當我們需要等待某些線程執行完之後,再執行主線程的代碼,要怎麼實現?

可能有人會說,簡單,用 join() 方法等待線程執行完成之後再執行主線程就行了,實現代碼是這樣的:

// 創建線程1
Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        // do something
    }
});
t1.start();

// 創建線程2
Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        // do something
    }
});
t2.start();

// 等待線程 1和線程 2 執行完
t1.join();
t2.join();

當然,如果使用的是 Thread 來執行任務,那這種寫法也是可行的。然而真實的(編碼)環境中我們是不會使用 Thread 來執行多任務的,而是會使用線程池來執行多任務,這樣可以避免線程重複啓動和銷燬所帶來的性能開銷,實現代碼如下:

// 創建固定線程數的線程池
ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(2);
// 任務一
executorService.submit(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        // do something
    }
});
// 任務二
executorService.submit(new Runnable() {
    @Override
    public void run() {
        // do something
    }
});

那麼這時候問題來了,線程池是沒有 join() 方法的,那要怎麼實現等待呢?

這個時候就要派出我方大將“CountDownLatch”啦。

吾有上將潘鳳,可斬華雄... 出場數秒,潘鳳...“卒”。

等等導演,我覺得劇情應該是這樣的...

CountDownLatch使用

爲了實現等待所有線程池執行完之後再執行主線程的邏輯,我決定使用 AQS(AbstractQueuedSynchronizer,抽象同步框架)下的著名類 CountDownLatch 來實現此功能,具體的實現代碼如下:

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    // 創建 CountDownLatch
    CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(2);

    // 創建固定線程數的線程池
    ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(2);
    // 任務一
    executorService.submit(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            // do something
            try {
                // 讓此任務執行 1.2s
                Thread.sleep(1200);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("我是任務一");
            countDownLatch.countDown();
        }
    });
    // 任務二
    executorService.submit(new Runnable() {
        @Override
        public void run() {
            // do something
            try {
                // 讓此任務執行 1.2s
                Thread.sleep(1000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println("我是任務二");
            countDownLatch.countDown();
        }
    });
    
    // 等待任務執行完成
    countDownLatch.await();
    System.out.println("程序執行完成~");
}

以上程序執行結果如下:
image.png
從上述結果可以看出,主線程的執行是等待任務一和任務二都執行完成之後才執行的。

CountDownLatch實現原理

CountDownLatch 中 count down 是倒數的意思,latch 則是門閂的含義。整體含義可以理解爲倒數的門栓,似乎有點“321,芝麻開門”的感覺,CountDownLatch 的作用也正是如此。

CountDownLatch 在創建的時候需要傳入一個整數,在這個整數“倒數”到 0 之前,主線程需要一直掛起等待,直到其他的線程都執行之後,主線才能繼續執行。

CountDownLatch執行流程

CountDownLatch 的實現是在其內部創建並維護了一個 volatile 類型的整數計數器,當調用 countDown() 方法時,會嘗試將整數計數器 -1,當調用 wait() 方法時,當前線程就會判斷整數計數器是否爲 0,如果爲 0,則繼續往下執行,如果不爲 0,則使當前線程進入等待狀態,直到某個線程將計數器設置爲 0,纔會喚醒在 await() 方法中等待的線程繼續執行。

CountDownLatch常用方法

// 線程被掛起直到 count 值爲 0 才繼續執行
public void await() throws InterruptedException { };   

// 和 await() 類似,只不過等待一定的時間後 count 值還沒變爲 0 的話就會繼續執行
public boolean await(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException { };  

// 將 count 值減 1
public void countDown() { }; 

總結

使用 CountDownLatch 可以實現等待所有任務執行完成之後再執行主任務的功能,它就好像比賽中要等待所有運動員都完成比賽之後再公佈排名一樣,當然我們在玩農藥的時候也是一樣,要等所有人集合完畢之後再開團,這是制勝的關鍵。而 CountDownLatch 是通過計數器來實現等待功能的,當創建 CountDownLatch 時會設置一個大於 0 的計數器,每次調用 countDown() 方法時計數器的值會 -1,直到計數器值變爲 0 時,等待的任務就可以繼續執行了。

參考 & 鳴謝

www.jianshu.com/p/128476015902

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