CountDownLatch闭锁

1.闭锁作用

Latch中文含义有门闩之意，闭锁的作用相当于一扇门：CountDownLatch能够使一个线程在等待另外一些线程完成各自工作之后，再继续执行。使用一个计数器进行实现。计数器初始值为线程的数量。当每一个线程完成自己任务后，计数器的值就会减一。当计数器的值为0时，表示所有的线程都已经完成了任务，然后在CountDownLatch上等待的线程就可以恢复执行任务。

2.闭锁的使用场景

确保某个计算在其需要的所有资源都被初始化之后才继续执行。
确保某个服务在其依赖的所有其他服务都已经启动之后才启动。
等待直到某个操作的所有参与者都就绪再继续执行。

需求1：计算10个学生抢苹果的总时间。

问题代码：

public class NoCountDownLatchDemo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        long begin = System.currentTimeMillis();
        Apple apple = new Apple();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new Thread(apple).start();
        }

        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("共耗费" + (end - begin) + "ms时间");

    }
}

class Apple implements Runnable {
    private int appleNum = 100;

    @Override
    public void run() {
        for (int i = 0; i < 1000; i++) {
            synchronized (this) {
                if (appleNum > 0) {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "抢到第" + appleNum-- + "个苹果");
                }
            }
        }
    }
}

测试结果：

image.png

问题分析：

耗费总时间应该是苹果抢完之后才计算出来的，现在还在抢的过程中就计算出来了，所以我们需要在计算消耗时间之前设置一个关卡，判断抢苹果线程是否都结束，如果都结束了就执行时间的计算。

分析如图所示：

image.png

正确代码：

public class CountDownLatchDemo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        CountDownLatch latch = new CountDownLatch(10);      
        long begin = System.currentTimeMillis();
        
        Apple1 apple = new Apple1(latch);
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new Thread(apple).start();
        }

        latch.await();//不让main线程往下运行，直到吃苹果线程都运行完毕，才放行
        
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("共耗费"+(end-begin)+"ms时间");
    }
}

class Apple1 implements Runnable{
    private int appleNum = 100;
    private CountDownLatch latch;

    public Apple1(CountDownLatch latch) {
        this.latch = latch;
    }
    @Override
    public void run() {
        
        try {
            for (int i = 0; i < 1000; i++) {
                synchronized (this) {
                    if (appleNum>0) {
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"抢到第"+appleNum--+"个苹果");
                    }
                }
            }
        } finally {//必须要执行
            latch.countDown();
        }
    }
}

需求2：10个运动员准备赛跑，他们等待裁判一声令下就开始同时跑，当最后一个人通过终点的时候，比赛结束。

public class CountDownLatchDemo2 {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        CountDownLatch begin = new CountDownLatch(1);
        CountDownLatch end = new CountDownLatch(10);

        long beginTime = System.currentTimeMillis();

        Sportsman sportsman = new Sportsman(begin, end);
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new Thread(sportsman).start();
        }

        Thread.sleep(3000);//起跑线上等待3秒，3,2,1

        begin.countDown(); // 裁判一声令下开始跑

        end.await();// 所有选手到达终点
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("共耗费" + (endTime - beginTime) + "ms时间");
    }
}

class Sportsman implements Runnable {

    private CountDownLatch begin;
    private CountDownLatch end;

    public Sportsman(final CountDownLatch begin, final CountDownLatch end) {
        this.begin = begin;
        this.end = end;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "预备起跑");
            begin.await();// 等待所有线程准备完毕
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "跑步中");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "到达终点");
            end.countDown();// 终点计数器，减一
        }
    }
}