等待多个并发事件

任务

使用 CountDownLatch 类实现一个视频会议系统。该系统将等待直到所有与会人都到齐了才开始。

实现

本节的示例代码在 com.elanzone.books.noteeg.chpt3.sect04 package中

• 视频会议线程 : VideoConference

  • 声明 CountDownLatch 对象 controller 并在构造函数中传递整型参数 number 以初始化 controller
    VideoConference 类将等待参数 number 个与会者

      private final CountDownLatch controller;
  
      public VideoConference(int number) {
          controller = new CountDownLatch(number);
      }
  

  • 实现 arrive() 方法。此方法将在每个与会者到达视频会议时调用。它有一个String类型参数name。
    1. 输出到达者的信息
    2. 调用 CountDownLatch 对象 controller 的 countDown() 方法
    3. 调用 CountDownLatch 对象 controller 的 getCount() 方法获得还需要等待多少人的信息

      public void arrive(String name) {
          System.out.printf("%s has arrived.\n", name);
          controller.countDown();
          System.out.printf("VideoConference: Waiting for %d participants.\n", controller.getCount());
      }
  

  • run 方法
    1. 使用 getCount() 方法获知与会者人数信息
    2. 使用 await() 方法等待所有与会者（在代码中需要捕捉InterruptedException异常）
    3. 输出信息表示所有与会者都到达、可以开始会议了

          System.out.printf("VideoConference: Initialization: %d participants.\n", controller.getCount());
  
          try {
              controller.await();
  
              System.out.printf("VideoConference: All the participants have come.\n");
              System.out.printf("VideoConference: Let's start...\n");
          } catch (InterruptedException e) {
              e.printStackTrace();
          }
  

• 与会者线程 : Participant

  • 声明 VideoConference 对象属性 conference 表示参加的会议
  • 声明 String 对象属性 name 表示与会者姓名
  • 在构造函数中初始化这2个属性

      private VideoConference conference;
      private String name;
  
      public Participant(VideoConference conference, String name) {
          this.conference = conference;
          this.name = name;
      }
  

  • run 方法
    1. 睡上一段时间
    2. 调用 VideoConference 对象的 arrive() 方法表示此与会人已到达

          long duration = (long) (Math.random() * 10);
          System.out.printf("%s: wait me for %d seconds\n", name, duration);
  
          try {
              TimeUnit.SECONDS.sleep(duration);
          } catch (InterruptedException e) {
              e.printStackTrace();
          }
  
          conference.arrive(name);
  

• 控制类 : Main

  • 创建一个 VideoConference 对象 conference 等待 10 个与会者

      VideoConference conference = new VideoConference(10);
  

  • 创建运行此 VideoConference 对象的线程并启动它

      Thread threadConference = new Thread(conference);
      threadConference.start();
  

  • 创建 10 个 Participant 对象，每个对象对应一个线程，启动所有线程

      for (int i = 0; i < 10; i++) {
          Participant p = new Participant(conference, "Participant" + i);
          Thread t = new Thread(p);
          t.start();
      }
  

　工作原理

CountDownLatch 类有 3 个基本元素：

• 决定 CountDownLatch 类等待多少个事件的初始值
• await() 方法：由等待所有事件完成的所有线程调用
• countDown() 方法: 由执行完任务的事件调用

1. 当创建一个 CountDownLatch 对象时，该对象使用构造函数的参数来初始化一个内部计数器。
2. 每次一个线程调用 countDown() 方法时，CountDownLatch 对象减少内部计数器一个单位。
3. 当内部计数器到0时，CountDownLatch 对象唤醒所有在 await() 方法中等待的线程。

不能重新初始化或修改 CountDownLatch 对象的内部计数器。当计数器被初始化，唯一能修改它的方法是 countDown() 方法。 当计数器到0，所有对 await() 方法的调用都立即返回，后续对 countDown() 方法的调用也不再有效。

和其他的同步机制相比，CountDownLatch 有以下区别:

• CountDownLatch 机制不是被用来保护一个共享资源或临界区的。它被用来同步一个或多个有不同任务的线程
• 它是一次性的。计数器一到0，后续的所有调用都无效了。如果要再次做同样的同步，需要创建一个新的对象。

了解更多

CountDownLatch 类有另一个版本的 await() 方法，如下：

• await(long time, TimeUnit unit)
  线程将睡眠直到:
  • 它被中断
  • CountDownLatch的内部计数器到0
  • 过去指定的时间