Java並發工具類（一）：等待多線程完成的CountDownLatch

作用

CountDownLatch是一個同步工具類，它允許一個或多個線程一直等待，直到其他線程的操作執行完后再執行

簡介

CountDownLatch是在java1.5被引入的，存在於java.util.concurrent包下，它允許1個或者多個線程一直等待，直到一組操作執行完成。

CountDownLatch是通過一個計數器來實現的，計數器的初始值為線程的數量，此值是線程將要等待的操作數（線程的數量）。當某個線程為了想要執行這些操作而等待時， 它要使用 await()方法。此方法讓線程進入休眠直到操作完成。 當某個操作結束，它使用countDown() 方法來減少CountDownLatch類的內部計數器，計數器的值就會減1。當計數器到達0時，它表示所有的線程已經完成了任務，這個類會喚醒全部使用await() 方法休眠的線程們恢復執行任務。

 

應用場景

假如有這樣一個需求，當我們需要解析一個Excel里多個sheet的數據時，可以考慮使用多線程，每個線程解析一個sheet里的數據，等到所有的sheet都解析完之后，程序需要提示解析完成。在這個需求中，要實現主線程等待所有線程完成sheet的解析操作，最簡單的做法是使用join。代碼如下：

public class JoinCountDownLatchTest {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Thread parser1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
            }
        });

        Thread parser2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("parser2 finish");
            }
        });

        parser1.start();
        parser2.start();
        parser1.join();
        parser2.join();
        System.out.println("all parser finish");
    }

}

join用於讓當前執行線程等待join線程執行結束。其實現原理是不停檢查join線程是否存活，如果join線程存活則讓當前線程永遠wait，代碼片段如下，wait(0)表示永遠等待下去。

while (isAlive()) {
 wait(0);
}

　　

直到join線程中止后，線程的this.notifyAll會被調用，調用notifyAll是在JVM里實現的，所以JDK里看不到，有興趣的同學可以看看JVM源碼。JDK不推薦在線程實例上使用wait，notify和notifyAll方法。

而在JDK1.5之后的並發包中提供的CountDownLatch也可以實現join的這個功能，並且比join的功能更多。

public class CountDownLatchTest {

    static CountDownLatch c = new CountDownLatch(2);

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println(1);
                c.countDown();
                System.out.println(2);
                c.countDown();
            }
        }).start();

        c.await();
        System.out.println("3");
    }

}

CountDownLatch的構造函數接收一個int類型的參數作為計數器，如果你想等待N個點完成，這里就傳入N。

當我們調用一次CountDownLatch的countDown方法時，N就會減1，CountDownLatch的await會阻塞當前線程，直到N變成零。由於countDown方法可以用在任何地方，所以這里說的N個點，可以是N個線程，也可以是1個線程里的N個執行步驟。用在多個線程時，你只需要把這個CountDownLatch的引用傳遞到線程里。

其他方法

如果有某個解析sheet的線程處理的比較慢，我們不可能讓主線程一直等待，所以我們可以使用另外一個帶指定時間的await方法，await(long time, TimeUnit unit): 這個方法等待特定時間后，就會不再阻塞當前線程。join也有類似的方法。

注意：計數器必須大於等於0，只是等於0時候，計數器就是零，調用await方法時不會阻塞當前線程。CountDownLatch不可能重新初始化或者修改CountDownLatch對象的內部計數器的值。一個線程調用countDown方法 happen-before 另外一個線程調用await方法。

 

參考：《Java並發編程的藝術》