思考这样一个案例:百米赛跑,多个参加赛跑的人员在听到发令枪响后,开始跑步,到达终点后结束计时,然后统计平均成绩。这里有两点需要考虑:一是发令枪响,这是所有跑步者(线程)接收到的出发信号,此处涉及裁判(主线程)如何通知跑步者(子线程)的问题;二是如何获知所有的跑步者完成了赛跑,也就是主线程如何知道子线程已经全部完成,这有很多种实现方式,此处我们使用CountDownLatch工具类来实现,代码如下:
static class Runner implements Callable<Integer>{
//开始信号
private CountDownLatch begin;
//结束信号
private CountDownLatch end;
public Runner(CountDownLatch_begin, CountDownLatch_end){
begin=_begin;
end=_end;
}
@Override
public Integer call()throws Exception{
//跑步的成绩
int score=new Random().nextInt(25);
//等待发令枪响起
begin.await();
//跑步中……
TimeUnit.MILLISECONDS.sleep(score);
//跑步者已经跑完全程
end.countDown();
return score;
}
}
public static void main(Stringargs)throws Exception{
//参加赛跑人数
int num=10;
//发令枪只响一次
CountDownLatch begin=new CountDownLatch(1);
//参与跑步有多个
CountDownLatch end=new CountDownLatch(num);
//每个跑步者一个跑道
ExecutorService es=Executors.newFixedThreadPool(num);
//记录比赛成绩
List<Future<Integer>>futures=new ArrayList<Future<Integer>>();
//跑步者就位,所有线程处于等待状态
for(int i=0;i<num;i++){
futures.add(es.submit(new Runner(begin, end)));
}
//发令枪响,跑步者开始跑步
begin.countDown();
//等待所有跑步者跑完全程
end.await();
int count=0;
//统计总分
for(Future<Integer>f:futures){
count+=f.get();
}
System.out.println("平均分数为:"+count/num);
}
CountDownLatch类是一个倒数的同步计数器,在程序中启动了两个计数器:一个是开始计数器begin,表示的是发令枪;另外是结束计数器,一共有10个,表示的是每个线程的执行情况,也就是跑步者是否跑完比赛。程序执行逻辑如下:
1)10个线程都开始运行,执行到begin.await后线程阻塞,等待begin的计数变为0。
2)主线程调用begin的countDown方法,使begin的计数器为0。
3)10个线程继续运行。
4)主线程继续运行下一个语句,end的计数器不为0,主线程等待。
5)每个线程运行结束时把end的计数器减1,标志着本线程运行完毕。
6)10个线程全部结束,end计数器为0。
7)主线程继续执行,打印出成绩平均值。
CountDownLatch的作用是控制一个计数器,每个线程在运行完毕后会执行countDown,表示自己运行结束,这对于多个子任务的计算特别有效,比如一个异步任务需要拆分成10个子任务执行,主任务必须要知道子任务是否完成,所有子任务完成后才能进行合并计算,从而保证了一个主任务的逻辑正确性。这和我们的实际工作非常类似,比如领导安排了一个大任务给我,我一个人不可能完成,于是我把该任务分解给10个人做,在10个人全部完成后,我把这10个结果组合起来返回给领导——这就是CountDownLatch的作用。