Java多線程同步工具類CountDownLatch詳解

Posted on by

簡介

CountDownLatch是一個多線程同步工具類，在多線程環境中它允許多個線程處於等待狀態，直到前面的線程執行結束。從類名上看CountDown既是數量遞減的意思，我們可以把它理解為計數器。

核心方法

  • countDown()：計數器遞減方法。
  • await()：使調用此方法的線程進入等待狀態，直到計數器計數為0時主線程才會被喚醒。
  • await(long, TimeUnit)：在await()方法的基礎上增加瞭超時策略，若等待超時仍未有結果則會直接喚醒主線程運行。

CountDownLatch如何使用

在這裡我們用一段簡單的代碼進行演示：

@Slf4j
public class CountDownLatchDemo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(3);
        new Thread(() -> {
            log.info("hello this is thread one");
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            countDownLatch.countDown();
        }).start();
        new Thread(() -> {
            log.info("hello this is thread two");
            countDownLatch.countDown();
        }).start();
        new Thread(() -> {
            log.info("hello this is thread three");
            countDownLatch.countDown();
        }).start();
        countDownLatch.await();
        log.info("say good bye!");
    }
}

由上面的代碼可見，我們創建瞭一個CountDownLatch計數器為3和三個線程同步運行。在main主線程中調用瞭countDownLatch.await()方法使主線程進入阻塞。其中三個線程任務執行完畢後都會調用countDownLatch.countDown()方法對計數器進行遞減，當三個線程任務都執行完畢後計數器計數值為0時主線程被喚醒。

註：在創建CountDownLatch實例時必須定義計數器值，一般相對較合理的用法是該值的定義需要經過合理的計算使計數值與需要並行的線程數相等，在每個線程執行完成後做計數遞減，最終喚醒主線程繼續執行。

  • CountDownLatch計數值設置大於線程數，那麼最終所有線程都執行完瞭，而計數為遞減到0那麼主線程將會一直處於等待狀態。
  • CountDownLatch計數值設置小於並發線程數，那麼可能在部分線程未執行完畢時，計數就已經遞減到0，則主線程會被提前喚醒。

CountDownLatch運行流程

如下圖，主線程阻塞與喚醒的核心就是計數器，隻有當所有線程執行完成計數逐個遞減最終才會喚起await()阻塞中的主線程。

註：await()可以阻塞一個線程，也可以阻塞多個線程，如果是阻塞多個線程，那麼在計數為0時將會喚醒所有被阻塞的線程。

運用場景

在簡單瞭解完CountDownLatch的作用後，相信各位最終目的還是想瞭解如何去使用，在哪些場景下使用更加合適，接下來我就拿一個對賬業務的場景詳細分析一下。

相信現在很多平臺都會對接銀聯、微信、支付寶等支付渠道做交易，那麼在這樣的場景下對賬是不可避免的。對賬通常都會在每日的凌晨去處理，一方面是凌晨時間點多數平臺訪問量都會較小，服務器壓力也比較輕松，而且此時出賬也比較合理，所以在這個時間點做對賬也是一個大數據量計算的操作。

上面講這麼多好像都沒說到重點，在處理對賬之前首先我們肯定是需要通過各個支付渠道獲取對賬單文件，那麼該如何操作呢？

  • 對賬文件下載（第一階段）：在這種情況下可以設計三個任務並發去獲取對賬文件，使用CountDownLatch阻塞主線程，等待三個任務都獲取到文件的時候做計數遞減，最終喚醒主線將標記本階段處理完成，並發起進入下一階段的通知。
  • 對賬文件解析（第二階段）：在上個階段已下載完成的文件文件中，此階段要做的就是解析文件。由於三個渠道都是不同的廠傢那麼文件的內容格式肯定都是不一樣的，這時候我們又可以使用CountDownLatch啟動三個線程分別去解析各自的對賬文件，最終將文件內容轉換為業務所需的數據統一格式入庫，在三個任務都入庫完成後主線程又被喚醒標記完成後，通知下一階段開始進入工作。
  • 對賬結算（第三階段）：在上一階段的數據入庫完成後，此階段要做的就是比對每一筆交易是否準確，一般都是按單號與交易渠道比對交易的金額是否一致，如果金額一致則該筆交易結算成功，否則將交易判定為異常交易，並入庫處理。由上面的流程分析我們就可以設計相對合理的CountDownLatch計數，結合Semaphore信號量控制並發量同時對對比交易單做並發處理，最終帶所有交易單處理完成後喚醒主線程標記對賬完成，並通知下一階段進行出賬。
  • 出賬（第四階段）：通常平臺在對賬完成後會進行出賬，也就是按照平臺的業務規則出具相關的賬單方便財務人員進行統計。

總結

多線程並發的情況下需要做好同步處理，結合CountDownLatch充分的運用到業務場景當中還是挺有必要的，凡是需要在多個任務執行完成後再去做另一件事的情況都可以考慮使用CountDownLatch，合理使用但請不要濫用，特別上面也提到過計數值需要確定，否則可能導致多任務無法做到同步甚至造成主線程無限等待。

到此這篇關於Java多線程同步工具類CountDownLatch詳解的文章就介紹到這瞭,更多相關Java CountDownLatch內容請搜索WalkonNet以前的文章或繼續瀏覽下面的相關文章希望大傢以後多多支持WalkonNet！

推薦閱讀：