java并发编程学习10--同步器--倒计时门栓

摘要：每个工作线程在结束前将门栓计数器减一，门栓的计数变为就表明工作完成。常用方法递减锁存器的计数，如果计数到达零，则释放所有等待的线程。使当前线程在锁存器倒计数至零之前一直等待，除非线程被中断或超出了指定的等待时间。

java.util.concurrent包包含几个能帮助人们管理相互合作的线程集的类。这些机制具有为线程直间的共用集结点模式提供的‘预制功能’。如果有一个相互合作的线程满足这些行为模式之一，那么应该直接使用提供的类库而不是显示的使用锁与条件的集合。

一个倒计时门栓（CountDownlatch）让一个线程集直到计数变为0.倒计时门栓是一次性的，一旦计数为0就不能再重用了。一个有用的特例是计数值为1的门栓。实现一个只能通过一次的门。线程在门外等待直到另一个线程将计数值变为0。举例来讲，假设一个线程集需要一些初始数据来完成工作。工作线程被启动并在，门外等候，另一个线程准备数据，当数据准备好时，调用countDown()，所有的工作线程就可以继续工作了。然后再使用一个门栓检查什么时候工作线程全部运行完成。每个工作线程在结束前将门栓计数器减一，门栓的计数变为0就表明工作完成。

public void countDown():递减锁存器的计数，如果计数到达零，则释放所有等待的线程。如果当前计数大于零，则将计数减少。如果新的计数为零，出于线程调度目的，将重新启用所有的等待线程。如果当前计数等于零，则不发生任何操作。

public boolean await():使当前线程在锁存器倒计数至零之前一直等待，如果当前计数为零，则此方法立刻返回 true 值。

public boolean await(long timeout,TimeUnit unit) throws InterruptedException:使当前线程在锁存器倒计数至零之前一直等待，除非线程被中断或超出了指定的等待时间。如果当前计数为零，则此方法立刻返回 true 值。如果当前计数大于零，则出于线程调度目的，将禁用当前线程，且在发生以下三种情况之一前，该线程将一直处于休眠状态：

由于调用 countDown() 方法，计数到达零；或者其他某个线程中断当前线程；或者已超出指定的等待时间。如果计数到达零，则该方法返回 true 值。

如果当前线程：在进入此方法时已经设置了该线程的中断状态；或者在等待时被中断，则抛出 InterruptedException，并且清除当前线程的已中断状态。

如果超出了指定的等待时间，则返回值为 false。如果该时间小于等于零，则此方法根本不会等待。

模拟一个应用程序：在正式开始工作前需要初始化数据，初始化数据使用三个线程，正式执行需要五个线程：

初始化线程

public class InitThread implements Runnable{

    private CountDownLatch downLatch;
    private String name;

    public InitThread(CountDownLatch downLatch, String name){
        this.downLatch = downLatch;
        this.name = name;
    }

    public void run() {
        this.doWork();
        try{
            TimeUnit.SECONDS.sleep(new Random().nextInt(10));
        }catch(InterruptedException ie){
        }
        System.out.println(this.name + "初始化数据完成");
        //计数器减一
        this.downLatch.countDown();
    }
    private void doWork(){
        System.out.println(this.name + "正在初始化数据... ...");
    }

}

初始化线程监视器

/**
 * 检测初始化数据监视器,因为需要判断是否初始化线程全部执行完毕，这里用callable返回结果。runnable不能返回值所以无法判断。
 */
public class InitMonitor implements Callable{

    private ExecutorService executor;
    private CountDownLatch initLatch;
    private List initThreads;

    public InitMonitor(ExecutorService executor){
        this.executor = executor;
        //初始化线程：3个
        initLatch = new CountDownLatch(3);
        initThreads = Arrays.asList(new InitThread(initLatch,"InitOne"),
                                    new InitThread(initLatch,"InitTwo"),
                                    new InitThread(initLatch,"InitThree"));
    }

    public String call() {
        System.out.println("=========初始化START==========");
        initThreads.stream().forEach(initThread -> executor.submit(initThread));
        try {
            initLatch.await();
        } catch (InterruptedException e) {
        }
        System.out.println("***********初始化END*************");
        return "INIT_SUCCESS";
    }
}

工作线程

public class ExecuteThread implements Runnable{

    private CountDownLatch downLatch;
    private String name;

    public ExecuteThread(CountDownLatch downLatch, String name){
        this.downLatch = downLatch;
        this.name = name;
    }

    public void run() {
        this.doWork();
        try{
            TimeUnit.SECONDS.sleep(new Random().nextInt(10));
        }catch(InterruptedException ie){
        }
        System.out.println(this.name + "执行完成");
        //计数器减一
        this.downLatch.countDown();
    }
    private void doWork(){
        System.out.println(this.name + "正在执行... ...");
    }
}

工作线程监视器

public class ExecuteMonitor implements Callable{

    private ExecutorService executor;
    private CountDownLatch executeLatch;
    private List executeThreads;

    public ExecuteMonitor(ExecutorService executor){
        this.executor = executor;
        //执行线程:5个
        executeLatch = new CountDownLatch(5);
        executeThreads = Arrays.asList(new ExecuteThread(executeLatch,"ExecuteOne"),
                                        new ExecuteThread(executeLatch,"ExecuteTwo"),
                                        new ExecuteThread(executeLatch,"ExecuteThree"),
                                        new ExecuteThread(executeLatch,"ExecuteFour"),
                                        new ExecuteThread(executeLatch,"ExecuteFive"));
    }

    public String call() {
        System.out.println("========执行START========");
        executeThreads.stream().forEach(executeThread -> executor.submit(executeThread));
        try {
            executeLatch.await();
        } catch (InterruptedException e) {
        }
        System.out.println("*********执行END*********");
        return "EXECUTE_SUCCESS";
    }
}

应用程序

public class Application implements Runnable{

    private ExecutorService executor;
    private InitMonitor initMonitor;
    private ExecuteMonitor executeMonitor;

    public Application(ExecutorService executor){
        this.executor = executor;
        initMonitor = new InitMonitor(executor);
        executeMonitor = new ExecuteMonitor(executor);
    }
    @Override
    public void run() {
        System.out.println("===============应用程序执行开始====================》》》");
        FutureTask initTask = new FutureTask(initMonitor);
        executor.submit(initTask);
        try {
            //如果初始化成功开始执行工作线程，在调用get()时，如果没有执行完成会自动阻塞，所以这里不需要使用isDone检测。
            if("INIT_SUCCESS".equals(initTask.get())){
                FutureTask executeTask = new FutureTask(executeMonitor);
                executor.submit(executeTask);
                if("EXECUTE_SUCCESS".equals(executeTask.get())){
                    executor.shutdown();
                    System.out.println("===============应用程序执行完毕====================");
                }
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (ExecutionException e) {
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

客户端

客户端一定尽量简介，所有细节全部屏蔽，这里只留下一个可以自定义线程池给用户自行选择

public class Test {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(10);
        Application application = new Application(executor);
        application.run();
    }
}