线程同步工具（三）等待多个并发事件完成

声明：本文是《 Java 7 Concurrency Cookbook 》的第三章， 作者： Javier Fernández González 译者：郑玉婷

等待多个并发事件完成

Java并发API提供这样的类，它允许1个或者多个线程一直等待，直到一组操作执行完成。 这个类就是CountDownLatch类。它初始一个整数值，此值是线程将要等待的操作数。当某个线程为了想要执行这些操作而等待时， 它要使用 await()方法。此方法让线程进入休眠直到操作完成。 当某个操作结束，它使用countDown() 方法来减少CountDownLatch类的内部计数器。当计数器到达0时，这个类会唤醒全部使用await() 方法休眠的线程们。

在这个指南，你将学习如果使用 CountDownLatch 类来实现 video- conference 系统。 video-conference 系统将等待全部参与者到达后才会开始。

准备

指南中的例子是使用Eclipse IDE 来实现的。如果你使用Eclipse 或者其他的IDE，例如NetBeans，打开并创建一个新的java任务。

怎么做呢…

按照这些步骤来实现下面的例子：:

//1.   创建一个类名为 Videoconference 并特别实现 Runnable 接口。这个类将实现 video-conference 系统。
public class Videoconference implements Runnable{

//2.   声明 CountDownLatch 对象名为 controller。
private final CountDownLatch controller;

//3.   实现类的构造函数，初始 CountDownLatch 属性。Videoconference 类接收将要等待的参与者的量为参数。
public Videoconference(int number) {
	controller=new CountDownLatch(number);
}

//4.   实现 arrive() 方法。每次有参与者到达都会调用此方法。它接收String类型的参数名为 name。
public void arrive(String name){

//5.   首先，它输出某某参数已经到达。
System.out.printf("%s has arrived.",name);

//6.   然后，调用CountDownLatch对象的 countDown() 方法。
controller.countDown();

//7.	最后，使用CountDownLatch对象的 getCount() 方法输出另一条关于还未确定到达的参与者数。
System.out.printf("VideoConference: Waiting for %d participants./n",controller.getCount());

//8.   实现video-conference 系统的主方法。它是每个Runnable都必须有的 run() 方法。
@Override
public void run() {

//9.   首先，使用 getCount() 方法来输出这次video conference的参与值的数量信息。
System.out.printf("VideoConference: Initialization: %d participants./n",controller.getCount());

//10. 然后， 使用 await() 方法来等待全部的参与者。由于此法会抛出 InterruptedException 异常，所以要包含处理代码。
try {
controller.await();

//11. 最后，输出信息表明全部参与者已经到达。
System.out.printf("VideoConference: All the participants have come/n");
System.out.printf("VideoConference: Let's start.../n");
} catch (InterruptedException e) {
	e.printStackTrace();
}

//12. 创建 Participant 类并实现 Runnable 接口。这个类表示每个video conference的参与者。
public class Participant implements Runnable {

//13. 声明一个私有 Videoconference 属性名为 conference.
private Videoconference conference;

//14. 声明一个私有 String 属性名为 name。
private String name;

//15. 实现类的构造函数，初始化那2个属性。
public Participant(Videoconference conference, String name) {
	this.conference=conference;
	this.name=name;
}

//16. 实现参与者的run() 方法。
@Override
public void run() {

//17.  首先，让线程随机休眠一段时间。
long duration=(long)(Math.random()*10);
try {
	TimeUnit.SECONDS.sleep(duration);
} catch (InterruptedException e) {
	e.printStackTrace();
}

//18. 然后，使用Videoconference 对象的arrive() 方法来表明参与者的到达。
conference.arrive(name);

//19. 最后，实现例子的 main 类通过创建一个名为 Main 的类并为其添加 main() 方法。
public class Main {

public static void main(String[] args) {

//20. 创建 Videoconference 对象名为 conference，将等待10个参与者。
Videoconference conference=new Videoconference(10);

//21. 创建 Thread 来运行这个 Videoconference 对象并开始运行。
Thread threadConference=new Thread(conference);
threadConference.start();

//22. 创建 10个 Participant 对象，为每个对象各创建一个 Thread 对象来运行他们，开始运行全部的线程。
for (int i=0; i<10; i++){
	Participant p=new Participant(conference, "Participant "+i);
	Thread t=new Thread(p);
	t.start();
}

它是怎么工作的…

CountDownLatch类有3个基本元素：

当创建 CountDownLatch 对象时，对象使用构造函数的参数来初始化内部计数器。每次调用 countDown() 方法, CountDownLatch 对象内部计数器减一。当内部计数器达到0时， CountDownLatch 对象唤醒全部使用 await() 方法睡眠的线程们。

不可能重新初始化或者修改CountDownLatch对象的内部计数器的值。一旦计数器的值初始后，唯一可以修改它的方法就是之前用的 countDown() 方法。当计数器到达0时， 全部调用 await() 方法会立刻返回，接下来任何countDown() 方法的调用都将不会造成任何影响。

此方法与其他同步方法有这些不同：

CountDownLatch 机制不是用来保护共享资源或者临界区。它是用来同步一个或者多个执行多个任务的线程。它只能使用一次。像之前解说的，一旦CountDownLatch的计数器到达0，任何对它的方法的调用都是无效的。如果你想再次同步，你必须创建新的对象。

以下截图是例子的执行输出：

你可以发现最后的参与者到达后，内部计数器一到达0，CountDownLatch对象就叫醒全部的 Videoconference 对象，他们全部输出信息表示video conference可以开始了。

更多…

CountDownLatch 类有另一种版本的 await() 方法，它是：

• await(long time, TimeUnit unit): 此方法会休眠直到被中断； CountDownLatch 内部计数器到达0或者特定的时间过去了。TimeUnit 类包含了:DAYS, HOURS, MICROSECONDS, MILLISECONDS, MINUTES, NANOSECONDS, 和 SECONDS.