【Java并发编程三】闭锁
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。
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; } }
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() { // ... } }
基于上面的模型，下面我实现了自己的应用场景：
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：
六、参考资料
1、http://www.importnew.com/15731.html
2、Java并发编程实践
