Java 多线程系列 -- CountDownLatch

一个简单的跑步比赛分析

比如一个跑步比赛，有五个选手参加，有两点需要注意，第一我们必须确保这5个选手都准备就绪了，才能宣布比赛开始，第二只有当5个选手都完成比赛了才能宣布比赛结束。

假设这5个选手都有自己的一个独立的线程，我们需要的是等待这5个线程都准备就绪，才开始比赛；同时，我们需要等待这5个线程都完成了，才宣布比赛结束。这个时候，CountDownLatch就派上用场啦。

准备比赛开始：这5个选手都有一个独立的线程进行跑步，那么每个线程都持有一个相同的CountDownLatch，并且调用await()进入等待，等到所有选手都准备就绪后，发令枪响起，比赛开始。

判定比赛结束：主线程持有另一个CountDownLatch，初始化为CountDownLatch(5)，每当一位选手比赛结束，就调用countDown()方法将latch的数量减1。调用await方法等待等待线程完成，直到latch的数据减到0，代表所有的选手都完成比赛才能宣布比赛结束。

简单的代码：CountDownLatch在模拟跑步比赛中的应用

/**
CountDownLatch类是一个同步计数器,构造时传入int参数,该参数就是计数器的初始值，每调用一次countDown()方法，计数器减1,计数器大于0 时，await()方法会阻塞程序继续执行
CountDownLatch如其所写，是一个倒计数的锁存器，当计数减至0时触发特定的事件。利用这种特性，可以让主线程等待子线程的结束。下面以一个模拟运动员比赛的例子加以说明。
*/
  import java.util.concurrent.CountDownLatch;
  import java.util.concurrent.Executor;
  import java.util.concurrent.ExecutorService;
  import java.util.concurrent.Executors;
 
  public class CountDownLatchDemo {
     private static final int PLAYER_AMOUNT = 5;
     public CountDownLatchDemo() {
         // TODO Auto-generated constructor stub    
      }
     /**
      * @param args
      */
     public static void main(String[] args) {
         // TODO Auto-generated method stub
         //begin为了确保每个运动员都准备就绪了才能开始比赛，所以每个运动员都会持有一个begin，并且调用begin.await()方法进入等待。
         CountDownLatch begin = new CountDownLatch(1);
         //对于整个比赛，所有运动员结束后才算结束。主线程会持有end，确保所有的运动员都到终点才能宣布比赛结束。同时每个运动员到达终点的时候都会调用，end.countdown()方法。
         CountDownLatch end = new CountDownLatch(PLAYER_AMOUNT);
         Player[] plays = new Player[PLAYER_AMOUNT];
         
         for(int i=0;i<PLAYER_AMOUNT;i++)
             plays[i] = new Player(i+1,begin,end);
         
         //设置特定的线程池，大小为5
         ExecutorService exe = Executors.newFixedThreadPool(PLAYER_AMOUNT);
         for(Player p:plays)
        	//分配线程，每个运动员都准备就绪，但是没有开始赛跑，因为他们持有的begin都调用了begin.await()
             exe.execute(p);            
         System.out.println("Race begins!");//宣布比赛开始
         //所有运动员开始赛跑，begin的参数减少1，变为0，持有begin.await的线程开始运行。
         begin.countDown();
         try{
        	//等待所有的运动员都到达终点，比赛结束。
             end.await();            
         }catch (InterruptedException e) {
             // TODO: handle exception
             e.printStackTrace();
         }finally{
             System.out.println("Race ends!");//宣布比赛结束
         }
         exe.shutdown();
     }
 }

下面是Player类，实现了Runnable接口：

import java.util.concurrent.CountDownLatch;  
  
public class Player implements Runnable {  
  
    private int id;  
    private CountDownLatch begin;  
    private CountDownLatch end;  
    public Player(int i, CountDownLatch begin, CountDownLatch end) {  
        // TODO Auto-generated constructor stub  
        super();  
        this.id = i;  
        this.begin = begin;  
        this.end = end;  
    }  
  
    @Override  
    public void run() {  
        // TODO Auto-generated method stub  
        try{  
            begin.await();        //等待begin的状态为0，这里表示等待其他选手就绪，然后一起开始比赛  
            Thread.sleep((long)(Math.random()*100)*100);    //随机分配时间，即运动员完成时间  
            System.out.println("Play"+id+" arrived.");//选手到达终点  
        }catch (InterruptedException e) {  
            // TODO: handle exception  
            e.printStackTrace();  
        }finally{  
            end.countDown();    //使end状态减1，最终减至0，为0时比赛结束  
        }  
    }  
}