CountDownLatch和CyclicBarrier模拟同时并发请求

  有时候要测试一下某个功能的并发能力,又不要想借助于其他测试工具,索性就自己写简单的demo模拟一个并发请求就最方便了。如果熟悉jemter的测试某接口的并发能力其实更专业,此处只是自己折腾着玩。

CountDownLatch和CyclicBarrier是jdk concurrent包下非常有用的两个并发工具类,它们提供了一种控制并发流程的手段。其实查看源码它们都是在内部维护了一个计数器控制流程的

  • CountDownLatch:一个或者多个线程,等待其他多个线程完成某件事情之后才能执行;
  • CyclicBarrier:多个线程互相等待,直到到达同一个同步点,再继续一起执行。   

CountDownLatch和CyclicBarrier的区别

  • CountDownLatch的计数器,线程完成一个记录一个,计数器是递减  计数器,只能使用一次
  • CyclicBarrier的计数器 更像是一个阀门,需要所有线程都到达,阀门才能打开,然后继续执行,计数器是递增  计数器提供reset功能,可以多次使用

   另外Semaphore可以控同时访问的线程个数,通过 acquire() 获取一个许可,如果没有就等待,而 release() 释放一个许可。

  通常我们模拟并发请求,一般都是多开几个线程,发起请求就好了。但是方式,一般会存在启动的先后顺序了,算不得真正的同时并发!怎么样才能做到真正的同时并发呢?是本文想说的点,java中提供了闭锁 CountDownLatch, CyclicBarrier 刚好就用来做这种事就最合适了。

  下面分别使用CountDownLatch和CyclicBarrier来模拟并发的请求

CountDownLatch模拟

package com.test;

import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.net.HttpURLConnection;
import java.net.MalformedURLException;
import java.net.URL;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;

public class LatchTest {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        Runnable taskTemp = new Runnable() {

       // 注意,此处是非线程安全的,留坑
            private int iCounter;

            @Override
            public void run() {
                for(int i = 0; i < 10; i++) {
                    // 发起请求
//                    HttpClientOp.doGet("https://www.baidu.com/");
                    iCounter++;
                    System.out.println(System.nanoTime() + " [" + Thread.currentThread().getName() + "] iCounter = " + iCounter);
                    try {
                        Thread.sleep(100);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        };

        LatchTest latchTest = new LatchTest();
        latchTest.startTaskAllInOnce(5, taskTemp);
    }

    public long startTaskAllInOnce(int threadNums, final Runnable task) throws InterruptedException {
        final CountDownLatch startGate = new CountDownLatch(1);
        final CountDownLatch endGate = new CountDownLatch(threadNums);
        for(int i = 0; i < threadNums; i++) {
            Thread t = new Thread() {
                public void run() {
                    try {
                        // 使线程在此等待,当开始门打开时,一起涌入门中
                        startGate.await();
                        try {
                            task.run();
                        } finally {
                            // 将结束门减1,减到0时,就可以开启结束门了
                            endGate.countDown();
                        }
                    } catch (InterruptedException ie) {
                        ie.printStackTrace();
                    }
                }
            };
            t.start();
        }
        long startTime = System.nanoTime();
        System.out.println(startTime + " [" + Thread.currentThread() + "] All thread is ready, concurrent going...");
        // 因开启门只需一个开关,所以立马就开启开始门
        startGate.countDown();
        // 等等结束门开启
        endGate.await();
        long endTime = System.nanoTime();
        System.out.println(endTime + " [" + Thread.currentThread() + "] All thread is completed.");
        return endTime - startTime;
    }
}

执行结果

CyclicBarrier模拟

// 与 闭锁 结构一致
public class LatchTest {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    
        Runnable taskTemp = new Runnable() {

            private int iCounter;

            @Override
            public void run() {
                // 发起请求
//              HttpClientOp.doGet("https://www.baidu.com/");
                iCounter++;
                System.out.println(System.nanoTime() + " [" + Thread.currentThread().getName() + "] iCounter = " + iCounter);
            }
        };

        LatchTest latchTest = new LatchTest();
//        latchTest.startTaskAllInOnce(5, taskTemp);
        latchTest.startNThreadsByBarrier(5, taskTemp);
    }

    public void startNThreadsByBarrier(int threadNums, Runnable finishTask) throws InterruptedException {
        // 设置栅栏解除时的动作,比如初始化某些值
        CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(threadNums, finishTask);
        // 启动 n 个线程,与栅栏阀值一致,即当线程准备数达到要求时,栅栏刚好开启,从而达到统一控制效果
        for (int i = 0; i < threadNums; i++) {
            Thread.sleep(100);
            new Thread(new CounterTask(barrier)).start();
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " out over...");
    }
}


class CounterTask implements Runnable {

    // 传入栅栏,一般考虑更优雅方式
    private CyclicBarrier barrier;

    public CounterTask(final CyclicBarrier barrier) {
        this.barrier = barrier;
    }

    public void run() {
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " - " + System.currentTimeMillis() + " is ready...");
        try {
            // 设置栅栏,使在此等待,到达位置的线程达到要求即可开启大门
            barrier.await();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } catch (BrokenBarrierException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " - " + System.currentTimeMillis() + " started...");
    }
}

执行结果

并发请求操作流程示意图如下:

  此处设置了一道门,以保证所有线程可以同时生效。但是,此处的同时启动,也只是语言层面的东西,也并非绝对的同时并发。具体的调用还要依赖于CPU个数,线程数及操作系统的线程调度功能等,不过咱们也无需纠结于这些了,重点在于理解原理!

  毕竟测试并发 还得用专业的工具 jmeter 还是很方便的.

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