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Java并发编程一闭锁

jiezi

1、什么是闭锁？
闭锁 (latch) 是一种 Synchronizer(Synchronizer：是一个对象，它根据本身的状态调节线程的控制流。常见类型的 Synchronizer 包括信号量、关卡和闭锁)。
闭锁可以延迟线程的进度直到线程线程到达终止状态。一个闭锁工作起来就像是一道大门：直到闭锁达到终点状态之前，门一直是关闭的，没有线程能够通过，在终点状态到来的时候，所有线程都可以通过。

2、应用场景
闭锁可以用来确保特定活动直到其他的活动都完成后才开始发生，比如：
确保一个计算不会执行，直到它所需要的资源被初始化
确保一个服务不会开始，直到它依赖的其他服务都已经开始
等待，直到活动的所有部分都为继续处理做好充分准备
死锁检测，可以使用 n 个线程访问共享资源，在每次测试阶段的线程数目是不同的，并尝试产生死锁

3、闭锁的实现
CountDownLatch 是一个同步辅助类，存在于 java.util.concurrent 包下，灵活的实现了闭锁，它允许一个或多个线程等待一个事件集的发生。
CountDownLatch 是通过一个计数器来实现的，计数器的初始值为线程的数量。每当一个线程完成了自己的任务后，计数的值就会减 1。当计数器值到达 0 时，它所表示所有的线程已经完成了任务，然后在闭锁上等待的线程就可以恢复执行任务。
4、CountDownLatch 原理
CountDownLatch 构造函数：
CountDownLatch(int count);
构造器中计数值(count) 就是闭锁需要等待的线程数量，这个值只能被设置一次。
CountDownLatch 类的方法：
void await()：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。
boolean await(long timeout, TimeUnit unit)：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。
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。
long getCount()：返回当前计数。
String toString()：返回标识此锁存器及其状态的字符串。
与 CountDownLatch 第一次交互是主线程等待其它的线程，主线程必须在启动其它线程后立即调用 await 方法，这样主线程的操作就会在这个方法上阻塞，直到其他线程完成各自的任务。
其他的 N 个线程必须引用闭锁对象，因为他们需要通知 CountDownLatch 对象，他们已经完成了各自的任务，这种机制就是通过 countDown()方法来完成的。每调用一次这个方法，在构造函数中初始化的 count 值就减 1，所以当 N 个线程都调用了这个方法 count 的值等于 0，然后主线程就能通过 await 方法，恢复自己的任务。
5、CountDownLatch 使用案例
下面介绍 API 中推荐的一种典型的用法。
首先给出两个类，其中一组 worker 线程使用了两个倒计数锁存器。
第一个类是一个启动信号，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。
第二个类是一个完成信号，它允许 driver 在完成所有的 worker 之前一直等待。
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class Driver
{// …

  private final static int N=10;
  public static  void main(String[] args) 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}
private static void doSomethingElse()
{//doSomethingElse;}

}
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?

class Worker implements Runnable[/align]{

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()
{// ...}

}
基于上面的模型，下面我实现了自己的应用场景：
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?

public class CountDownLatchDemo
{

 final static SimpleDateFormat sdf=new SimpleDateFormat("yyyy-MM-dd HH:mm:ss");  
public static void main(String[] args) throws InterruptedException
{CountDownLatch startLatch = new CountDownLatch(1);// 开始工作
    CountDownLatch endLatch = new CountDownLatch(2);// 两个工人的协作
 
    Worker worker1 = new Worker("zhang san", 5000,startLatch, endLatch);
    Worker worker2 = new Worker("li si", 8000, startLatch,endLatch);
     
    worker1.start();//
    worker2.start();//

    startLatch.countDown(); // 工作开始
    endLatch.await();// 等待所有工人完成工作
    System.out.println("all work done at" + sdf.format(new Date()));
}
 
static class Worker extends Thread
{
    String workerName;
    int workTime;
    CountDownLatch startLatch;
    CountDownLatch endLatch;
    public Worker(String workerName, int workTime, CountDownLatch startLatch,CountDownLatch endLatch)
    {
        this.workerName = workerName;
        this.workTime = workTime;
        this.startLatch=startLatch;
        this.endLatch = endLatch;
    }
    public void run()
    {
        try
        {startLatch.await(); // 等待开始工作时间
            System.out.println("Worker" + workerName + "do work begin at"+ sdf.format(new Date()));
            Thread.sleep(workTime);
        } 
        catch (InterruptedException e)
        {
            // TODO 自动生成的 catch 块
            e.printStackTrace();}
        finally
        {System.out.println("Worker" + workerName + "do work complete at" + sdf.format(new Date()));
            endLatch.countDown();// 工人完成工作，计数器减一}
    }
}

}

执行的结果为：

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