CountDownLatch介绍和使用【Java多线程并发】

一、介绍

CountDownLatch 是 Java 中的一个并发工具类,用于协调多个线程之间的同步。其作用是让某一个线程等待多个线程的操作完成之后再执行。它可以使一个或多个线程等待一组事件的发生,而其他的线程则可以触发这组事件。

二、特性

  1. CountDownLatch 可以用于控制一个或多个线程等待多个任务完成后再执行。

  2. CountDownLatch 的计数器只能够被减少,不能够被增加。

  3. CountDownLatch 的计数器初始值为正整数,每次调用 countDown() 方法会将计数器减 1,计数器为 0 时,等待线程开始执行。

三、实现原理

CountDownLatch 的实现原理比较简单,它主要依赖于 AQS(AbstractQueuedSynchronizer)框架来实现线程的同步。

CountDownLatch 内部维护了一个计数器,该计数器初始值为 N,代表需要等待的线程数目,当一个线程完成了需要等待的任务后,就会调用 countDown() 方法将计数器减 1,当计数器的值为 0 时,等待的线程就会开始执行。

四、适用场景

  1. 主线程等待多个子线程完成任务后再继续执行。例如:一个大型的任务需要被拆分成多个子任务并交由多个线程并行处理,等所有子任务都完成后再将处理结果进行合并。

  2. 启动多个线程并发执行任务,等待所有线程执行完毕后进行结果汇总。例如:在一个并发请求量比较大的 Web 服务中,可以使用 CountDownLatch 控制多个线程同时处理请求,等待所有线程处理完毕后将结果进行汇总。

  3. 线程 A 等待线程 B 执行完某个任务后再执行自己的任务。例如:在多线程中,一个节点需要等待其他节点的加入后才能执行某个任务,可以使用 CountDownLatch 控制节点的加入,等所有节点都加入完成后再执行任务。

  4. 多个线程等待一个共享资源的初始化完成后再进行操作。例如:在某个资源初始化较慢的系统中,可以使用 CountDownLatch 控制多个线程等待共享资源初始化完成后再进行操作。

CountDownLatch 适用于多线程任务的协同处理场景,能够有效提升多线程任务的执行效率,同时也能够降低多线程任务的复杂度和出错率。

五、注意事项

  1. CountDownLatch 对象的计数器只能减不能增,即一旦计数器为 0,就无法再重新设置为其他值,因此在使用时需要根据实际需要设置初始值。

  2. CountDownLatch 的计数器是线程安全的,多个线程可以同时调用 countDown() 方法,而不会产生冲突。

  3. 如果 CountDownLatch 的计数器已经为 0,再次调用 countDown() 方法也不会产生任何效果。

  4. 如果在等待过程中,有线程发生异常或被中断,计数器的值可能不会减少到 0,因此在使用时需要根据实际情况进行异常处理。

  5. CountDownLatch 可以与其他同步工具(如 Semaphore、CyclicBarrier)结合使用,实现更复杂的多线程同步。

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