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如何在多线程程序中使用CountDownLatch

基础概念

CountDownLatch 是 Java 并发包 java.util.concurrent 中的一个类,它允许一个或多个线程等待其他线程完成操作。

主要优势

  1. 同步控制:可以有效地控制多个线程的执行顺序。
  2. 等待机制:允许一个或多个线程等待其他线程完成一组操作。

类型与应用场景

类型

  • CountDownLatch(int count):构造函数接受一个整数作为计数器,表示需要等待的事件数量。

应用场景

  • 启动顺序控制:确保某些线程在其他线程开始之前完成初始化。
  • 并行任务完成等待:多个线程并行执行任务,主线程等待所有任务完成后再继续。

示例代码

以下是一个简单的示例,展示如何在多线程程序中使用 CountDownLatch

代码语言:txt
复制
import java.util.concurrent.CountDownLatch;

public class CountDownLatchExample {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        final int numberOfThreads = 5;
        CountDownLatch latch = new CountDownLatch(numberOfThreads);

        for (int i = 0; i < numberOfThreads; i++) {
            Thread thread = new Thread(new Worker(latch, i));
            thread.start();
        }

        // 主线程在此等待所有子线程完成
        latch.await();
        System.out.println("All worker threads have finished.");
    }
}

class Worker implements Runnable {
    private final CountDownLatch latch;
    private final int id;

    public Worker(CountDownLatch latch, int id) {
        this.latch = latch;
        this.id = id;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            System.out.println("Thread " + id + " is working.");
            Thread.sleep((long) (Math.random() * 1000));
            System.out.println("Thread " + id + " has finished.");
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        } finally {
            // 计数器减一
            latch.countDown();
        }
    }
}

可能遇到的问题及解决方法

问题1:CountDownLatch 的计数器值设置错误

  • 原因:设置的计数值与实际线程数不匹配。
  • 解决方法:确保在创建 CountDownLatch 对象时设置的计数值等于实际需要等待的线程数。

问题2:忘记调用 countDown() 方法

  • 原因:在某些情况下,可能忘记在任务完成后调用 countDown() 方法。
  • 解决方法:确保每个线程在完成任务后都调用 countDown() 方法。可以使用 finally 块来保证即使发生异常也能执行此操作。

问题3:主线程提前结束

  • 原因:如果主线程在调用 await() 方法之前结束,会导致程序提前退出。
  • 解决方法:确保主线程在调用 await() 方法后一直等待,直到所有子线程完成。

通过合理使用 CountDownLatch,可以有效管理和同步多线程程序的执行流程,提高程序的可靠性和效率。

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