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Java中CountDownLatch進行多線程同步詳解
CountDownLatch介紹
在前面的Java學習筆記中，總結了Java中進行多線程同步的幾個方法：
1、synchronized關鍵字進行同步。
2、Lock鎖接口及其實現類ReentrantLock、ReadWriteLock鎖實現同步。
3、信號量Semaphore實現同步。
其中，synchronized關鍵字和Lock鎖解決的是多個線程對同一資源的并發訪問問題。信號量Semaphore解決的是多副本資源的共享訪問問題。
今天，來學習一下Java中的另外一個多線程同步輔助類：CountDownLatch。官方文檔對CountDownLatch的解釋是：在完成一組正在其他線程中執行的操作之前，它允許一個或多個線程一直等待。也就是說，CountDownLatch控制某個或者多個線程，讓它們等待多個線程完成某項任務后，再啟動。CountDownLatch主要是用來同步多個任務的執行，區別于其他的synchronized關鍵字，鎖，信號量是用來同步共享資源的。
CountDownLatch實現原理簡介：
CountDownLatch內部維護一個計數器，計數器的值為待完成的任務數Ｎ，需要等待這Ｎ個任務完成的線程調用
CountDownLatch的await()方法使自己進入休眠等待狀態。
當某一個任務線程完成某一個任務后調用CountDownLatch的countDown()方法來表示自己的任務已完成，此時CountDownLatch的計數器值減１，當所有的任務完成式，計數器的值為０。當計數器值為0時，CountDownLatch將喚醒所有因await()方法進入休眠的線程。
CountDownLatch的使用：
CountDownLatch的使用主要有3點：
1、CountDownLatch的聲明及初始化，在初始化時需要指定等待完成的任務數。
2、某一個任務完成時調用CountDownLatch的countDown()方法，向CountDownLatch報告自己的任務已經完成，
3、需要等待任務完成的線程調用CountDownLatch的await()方法，調用后該線程將進入休眠，并在所有任務數完成后CountDownLatch的計數器值為0時，因await()方法進行休眠的線程將被喚醒。
在此本人在Java 7并發編程實戰手冊該書中的CountDownLatch使用示例的基礎上做了部分改進，來演示CountDownLatch的使用詳情：
模擬10個參會者和一個主持人參加的一個會以，每個參會者及主持人需要等待其他的參會者均到場簽到之后，才能開始會以并發言。為此，先創建一個會以管理的類VideoConference，其提供一個arrive()方法供參會者調用來進行簽到。會議管理的擁有者是主持人，其等待每個參會者的簽到：
public class VideoConference implements Runnable{
private final CountDownLatch countDownLatch;
private int number;
public VideoConference(int number) {
this.number = number;
this.countDownLatch = new CountDownLatch(number);//使用Number初始化其內部的計數器，當初始化完成后，不能再次初始化
}
public void arrive(String name){
//每個需要同步的任務，在任務完成時，需要調用該方法
countDownLatch.countDown();//countDownLatch內部的計數器減1
System.out.print("arrive:"+name+"\n");
try{
countDownLatch.await();//await方法是線程進入休眠，當countDownLatch計數器為0時，將被喚醒
//線程被喚醒，在這里可以執行一系列任務
System.out.print("name:"+name + " say:let's start..." +"\n");
}catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
}
public void run(){
System.out.print("has arrive:"+(number-countDownLatch.getCount())+"\n");
try{
countDownLatch.await();//await方法是線程進入休眠，當countDownLatch計數器為0時，將被喚醒
//線程被喚醒，在這里可以執行一系列任務
System.out.print("all arrived:"+(number-countDownLatch.getCount())+"\n");
}catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
}
}
創建一個參會者類Participant：
public class Participant implements Runnable{
private VideoConference videoConference;
private String name;
public Participant(String name, VideoConference videoConference) {
this.name = name;
this.videoConference = videoConference;
}
public void run(){
try {
//do something
Thread.sleep(50);
//
videoConference.arrive(name);
}catch (InterruptedException e){
e.printStackTrace();
}
}
public static void main(String[] args){
VideoConference videoConference = new VideoConference(10);
Thread videoThread = new Thread(videoConference);
videoThread.start();
for(int i=0; i<10; i++){
Thread thread = new Thread(new Participant("participant:"+i,videoConference));
thread.start();
}
}
}
Participant類中的main函數首先創建了一個需要10個參會者參加的一個會議，之后，創建了10個參會者并逐個簽到，在10個參會者都簽到之后，每個參會者及主持人將被"喚醒"并發言。
總結：
CountDownLatch類解決的是多線程間的同步等待、任務協調問題，應用在如在啟動某個程序的主功能前，需要前置完成配置環境檢查、網絡檢查等多個子任務等類似的場景。在Java中，除了使用CountDownLatch來實現多線程間的同步等待以外，還可以使用柵欄技術CyclicBarrier來實現多線程間的同步等待、任務協調。
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