多線程編程中凳寺，線程之間的協(xié)同與同步是一種常見的需求。Java 提供了許多用于實(shí)現(xiàn)線程同步的工具彤侍，其中之一就是 CountDownLatch肠缨。CountDownLatch 是一個(gè)簡單而強(qiáng)大的多線程同步工具，可以幫助開發(fā)者實(shí)現(xiàn)一組線程在某個(gè)事件完成后再同時(shí)執(zhí)行的需求盏阶。本文將詳細(xì)介紹 CountDownLatch 的實(shí)現(xiàn)原理晒奕、用法以及相關(guān)的代碼解釋。
一名斟、實(shí)現(xiàn)原理
CountDownLatch 內(nèi)部維護(hù)了一個(gè)計(jì)數(shù)器脑慧，通過其構(gòu)造方法指定初始計(jì)數(shù)值。計(jì)數(shù)器的值在 CountDownLatch 對象創(chuàng)建后是不可修改的砰盐。每當(dāng)一個(gè)線程完成了某個(gè)任務(wù)時(shí)闷袒，可以調(diào)用 CountDownLatch 的 countDown() 方法，將計(jì)數(shù)值減一楞卡。當(dāng)計(jì)數(shù)值變?yōu)榱銜r(shí)霜运，所有在 CountDownLatch 上等待的線程會(huì)被喚醒，可以繼續(xù)執(zhí)行蒋腮。
CountDownLatch 的實(shí)現(xiàn)原理可以簡單描述如下：
- 創(chuàng)建 CountDownLatch 對象時(shí)，需要指定初始計(jì)數(shù)值藕各。
- 每個(gè)線程在完成任務(wù)后池摧，通過調(diào)用 countDown() 方法將計(jì)數(shù)值減一。
- 當(dāng)計(jì)數(shù)值變?yōu)榱銜r(shí)激况，所有等待的線程會(huì)被喚醒作彤，可以繼續(xù)執(zhí)行后續(xù)的邏輯。
二乌逐、用法
CountDownLatch 常用于一組線程中竭讳，有一個(gè)或多個(gè)線程需要等待其他線程完成某個(gè)任務(wù)后再繼續(xù)執(zhí)行。以下是 CountDownLatch 的一般用法：
- 創(chuàng)建 CountDownLatch 對象浙踢，并指定初始計(jì)數(shù)值：
CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3); // 初始計(jì)數(shù)值為 3
這里創(chuàng)建了一個(gè) CountDownLatch 對象 latch绢慢，并指定初始計(jì)數(shù)值為 3。
- 創(chuàng)建需要等待的線程洛波，并在其任務(wù)完成后調(diào)用 countDown() 方法：
// 線程1
Thread thread1 = new Thread(() -> {
// 執(zhí)行任務(wù)
latch.countDown(); // 計(jì)數(shù)值減一
});
// 線程2
Thread thread2 = new Thread(() -> {
// 執(zhí)行任務(wù)
latch.countDown(); // 計(jì)數(shù)值減一
});
// 線程3
Thread thread3 = new Thread(() -> {
// 執(zhí)行任務(wù)
latch.countDown(); // 計(jì)數(shù)值減一
});
這里創(chuàng)建了三個(gè)線程 thread1胰舆、thread2、thread3蹬挤，并在其任務(wù)完成后分別調(diào)用了 countDown() 方法缚窿，將計(jì)數(shù)值減一。
- 創(chuàng)建需要等待的線程焰扳，并在其任務(wù)完成后調(diào)用 await() 方法來等待其他線程完成任務(wù)：
// 等待線程1倦零、線程2误续、線程3完成任務(wù)
try {
latch.await(); // 等待計(jì)數(shù)值變?yōu)榱?} catch (InterruptedException e) {
// 處理中斷異常
}
這里調(diào)用了 await() 方法，它會(huì)阻住當(dāng)前線程扫茅，直到計(jì)數(shù)值變?yōu)榱闾Ｇ叮此械却木€程都完成了任務(wù)。
- 完整示例代碼：
下面是一個(gè)完整的示例代碼诞帐，演示了 CountDownLatch 的使用：
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
public class CountDownLatchExample {
public static void main(String[] args) {
// 創(chuàng)建 CountDownLatch 對象欣尼，并指定初始計(jì)數(shù)值為 3
CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3);
// 創(chuàng)建線程1
Thread thread1 = new Thread(() -> {
System.out.println("Thread 1 is running...");
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("Thread 1 finished.");
latch.countDown(); // 計(jì)數(shù)值減一
});
// 創(chuàng)建線程2
Thread thread2 = new Thread(() -> {
System.out.println("Thread 2 is running...");
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("Thread 2 finished.");
latch.countDown(); // 計(jì)數(shù)值減一
});
// 創(chuàng)建線程3
Thread thread3 = new Thread(() -> {
System.out.println("Thread 3 is running...");
try {
Thread.sleep(1500);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("Thread 3 finished.");
latch.countDown(); // 計(jì)數(shù)值減一
});
// 啟動(dòng)線程
thread1.start();
thread2.start();
thread3.start();
try {
latch.await(); // 等待計(jì)數(shù)值變?yōu)榱? System.out.println("All threads finished. Proceeding to next step.");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
運(yùn)行以上代碼，會(huì)輸出類似以下的結(jié)果：
Thread 3 is running...
Thread 1 is running...
Thread 2 is running...
Thread 3 finished.
Thread 1 finished.
Thread 2 finished.
All threads finished. Proceeding to next step.
三停蕉、總結(jié)
CountDownLatch 是一個(gè)簡單而強(qiáng)大的多線程同步工具愕鼓，可以幫助開發(fā)者實(shí)現(xiàn)一組線程在某個(gè)事件完成后再同時(shí)執(zhí)行的需求。它的實(shí)現(xiàn)原理簡單明了慧起，通過維護(hù)一個(gè)計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)線程之間的同步菇晃。通過調(diào)用 countDown() 方法將計(jì)數(shù)值減一，當(dāng)計(jì)數(shù)值變?yōu)榱銜r(shí)蚓挤，所有等待的線程會(huì)被喚醒磺送。CountDownLatch 在實(shí)際開發(fā)中可以應(yīng)用于各種場景，例如等待多個(gè)線程完成初始化灿意、等待多個(gè)線程同時(shí)開始執(zhí)行某個(gè)任務(wù)等估灿。使用 CountDownLatch 可以使多線程編程更加簡潔、高效和安全缤剧。
