多執行緒之CountDownLatch的用法及原理筆記
前言-CountDownLatch是什麼？
CountDownLatch是具有synchronized機制的一個工具，目的是讓一個或者多個執行緒等待，直到其他執行緒的一系列操作完成。
CountDownLatch初始化的時候，需要提供一個整形數字，數字代表著執行緒需要呼叫countDown()方法的次數，當計數為0時，執行緒才會繼續執行await()方法後的其他內容。
CountDownLatch(int count);
物件中的方法
getCount：
返回當前的計數count值，public void countDown() 呼叫此方法後，會減少計數count的值。 遞減後如果為0，則會釋放所有等待的執行緒
public void await()
throws InterruptedException
呼叫CountDownLatch物件的await方法後。
會讓當前執行緒阻塞，直到計數count遞減至0。如果當前執行緒數大於0，則當前執行緒線上程排程中將變得不可用，並處於休眠狀態，直到發生以下兩種情況之一：
1、呼叫countDown()方法，將計數count遞減至0。
2、當前執行緒被其他執行緒打斷。
public boolean await(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException
同時await還提供一個帶引數和返回值的方法。
如果計數count正常遞減，返回0後，await方法會返回true並繼續執行後續邏輯。
或是，尚未遞減到0，而到達了指定的時間間隔後，方法返回false。
如果時間小於等於0，則此方法不執行等待。
實際案例
join阻塞等待執行緒完成
首先建立3個執行緒。
public class Worker1 implements Runnable { @Override public void run() { System.out.println("-執行緒1啟動"); try { Thread.sleep(13_000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("執行緒1完成--我休眠13秒\r\n"); } } public class Worker2 implements Runnable { @Override public void run() { System.out.println("-執行緒2啟動"); try { Thread.sleep(3_000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("執行緒2完成--我休眠3秒\r\n"); } } public class Worker3 implements Runnable { @Override public void run() { System.out.println("-執行緒3啟動"); try { Thread.sleep(3_000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } try { Thread.sleep(3_000); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("執行緒3完成--我休眠6秒\r\n"); System.out.println(); } } public class Main { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { Worker1 worker1 = new Worker1(); Worker2 worker2 = new Worker2(); Worker3 worker3 = new Worker3(); Thread thread1 = new Thread(worker1,"執行緒1"); Thread thread2 = new Thread(worker2,"執行緒2"); Thread thread3 = new Thread(worker3,"執行緒3"); thread1.start(); thread2.start(); thread3.start(); thread1.join(); thread2.join(); thread3.join(); System.out.println("主執行緒結束...."); } }
列印結果如下：
-執行緒3啟動
-執行緒2啟動
-執行緒1啟動
執行緒2完成--我休眠3秒
執行緒3完成--我休眠6秒
執行緒1完成--我休眠13秒
主執行緒結束....
Process finished with exit code 0可以看出三個執行緒是並行執行的。啟動順序，並不和執行完畢的順序一致，但可以明確的是，主執行緒為一直阻塞，直到三個執行緒執行完畢。
CountDownLatch用法
阿里巴巴的資料庫連線池Druid中也用了countDownLatch來保證初始化。
// 開啟建立連線的執行緒，如果執行緒池createScheduler為null，
//則開啟單個建立連線的執行緒
createAndStartCreatorThread();
// 開啟銷燬過期連線的執行緒
createAndStartDestroyThread(); 自己編寫一個例子：
這裡模擬一種情況：
主執行緒 依賴 執行緒A初始化三個資料，才能繼續載入後續邏輯。
public class CountDownArticle {
/**
* 模擬 主執行緒 依賴 執行緒A初始化一個數據，才能繼續載入後續邏輯
*/
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
AtomicReference<String> key = new AtomicReference<>("");
CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(3);
Thread t = new Thread(() -> {
try {
//休眠5秒，模擬資料的初始化
TimeUnit.SECONDS.sleep(5);
key.set("核心祕鑰123456");
System.out.println("資料1初始化完畢");
//釋放---此處可以在任何位置呼叫，很靈活
countDownLatch.countDown();
System.out.println("資料2初始化完畢");
countDownLatch.countDown();
System.out.println("資料3初始化完畢");
countDownLatch.countDown();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
});
t.start();
//等待資料初始化，阻塞
countDownLatch.await();
System.out.println("key：" + key.get());
}
}列印內容如下：
資料1初始化完畢
資料2初始化完畢
資料3初始化完畢
key：核心祕鑰123456CountDownLatch和Join用法的區別？
在使用join()中，多個執行緒只有在執行完畢之後歐才能被解除阻塞，而在CountDownLatch中，執行緒可以在任何時候任何位置呼叫countdown方法減少計數，通過這種方式，我們可以更好地控制執行緒的解除阻塞，而不是僅僅依賴於連線執行緒的完成。
join()方法的執行邏輯如下圖所示：
原理
從原始碼可以看出，CountDownLatch是依賴於AbstractQueuedSynchronizer來實現這一系列邏輯的。
佇列同步器AbstractQueuedSynchronizer
是一個用來構建鎖和同步器的框架,它在內部定義了一個被標識為volatile的名為state的變數,用來表示同步狀態。
多個執行緒之間可以通過AQS來獨佔式或共享式的搶佔資源。
並且它通過內建的FIFO佇列來完成執行緒的排隊工作。
CountDownLatch中的Sync會優先嚐試修改state的值，來獲取同步狀態。例如，如果某個執行緒成功的將state的值從0修改為1，表示成功的獲取了同步狀態。 這個修改的過程是通過CAS完成的，所以可以保證執行緒安全。
反之，如果修改state失敗，則會將當前執行緒加入到AQS的佇列中，並阻塞執行緒。
總結
CountDownLatch(int N) 中的計數器，可以讓我們支援最多等待N個執行緒的操作完成，或是一個執行緒操作N次。
如果僅僅只需要等待執行緒的執行完畢，那麼join可能就能滿足。但是如果需要靈活的控制執行緒，使用CountDownLatch。
注意事項
countDownLatch.countDown();
這一句話儘量寫在finally中，或是保證此行程式碼前的邏輯正常執行，因為在一些情況下，出現異常會導致無法減一，然後出現死鎖。
CountDownLatch 是一次性使用的，當計數值在建構函式中初始化後，就不能再對其設定任何值，當 CountDownLatch 使用完畢，也不能再次被使用。
寫在最後
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