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详解AQS家族的成员：Latch
后端
2024-01-13 12:38:22
Latch：协调并发任务完成的同步器
在Java并发编程的世界中，AQS（AbstractQueuedSynchronizer）是一个关键的同步器，为互斥锁、读写锁和信号量等同步原语提供了基础。在AQS家族中，有一个鲜为人知的成员——Latch。虽然它不像其他成员那么引人注目，但Latch是一个强大的工具，可以帮助我们解决特定的并发问题。
什么是Latch？
Latch是一个同步器，它允许多个线程等待一个特定条件，然后才能继续执行。Latch在初始化时指定一个计数，表示需要等待的线程数。当每个线程调用await()方法时，计数会递减，直到计数变为0，所有等待的线程都会被唤醒。
Latch的用途
Latch在以下场景中非常有用：
- 协调任务完成： 在并行任务中，我们需要确保所有任务都完成才能继续执行。Latch可以帮助我们协调这些任务，确保在所有任务完成之前，主线程不会继续执行。
- 同步栅栏： 在分布式系统中，有时需要确保所有参与者都准备好才能继续执行。Latch可以作为一个同步栅栏，确保所有参与者都已达到集合点，然后才能继续。
- 资源管理： Latch可以用于管理资源访问。例如，如果我们有一个资源池，只有在一定数量的线程可用时才能访问该资源，Latch可以帮助我们确保只有在所需数量的线程可用时才分配资源。
Latch的优点
与其他同步器相比，Latch具有以下优点：
- 简单易用： Latch的API非常简单，只有await()和countDown()两个主要方法。
- 可重用性： Latch是可重用的，因为它不会保留线程状态。
- 可扩展性： Latch可以轻松扩展，以适应各种并发需求。
Latch的实现
Latch的实现基于AQS。它维护一个队列来存储等待的线程，并使用条件变量来唤醒它们。当countDown()方法被调用时，计数器会递减，如果计数器变为0，则唤醒所有等待的线程。
使用Latch的示例
以下是一个使用Latch协调任务完成的示例：
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
public class TaskCoordinator {
private final CountDownLatch latch;
private final int taskCount;
public TaskCoordinator(int taskCount) {
this.latch = new CountDownLatch(taskCount);
this.taskCount = taskCount;
}
public void startTasks() {
for (int i = 0; i < taskCount; i++) {
new Thread(new Task(latch)).start();
}
}
public void awaitCompletion() throws InterruptedException {
latch.await();
}
private class Task implements Runnable {
private final CountDownLatch latch;
public Task(CountDownLatch latch) {
this.latch = latch;
}
@Override
public void run() {
// 执行任务
latch.countDown();
}
}
}
在上面的示例中，TaskCoordinator类使用一个Latch来协调taskCount个任务的完成。startTasks()方法启动任务，awaitCompletion()方法阻塞主线程，直到所有任务完成。
结论
Latch是一个强大的同步器，它允许多个线程等待一个特定条件，然后才能继续执行。它的简单性、可重用性和可扩展性使其成为解决各种并发问题的理想选择。了解Latch的用途和实现将有助于你创建更健壮和高效的多线程程序。
常见问题解答
- Latch和互斥锁有什么区别？
- Latch用于协调任务完成，而互斥锁用于保护共享资源的访问。
- Latch和信号量有什么区别？
- Latch表示需要等待的线程数，而信号量表示可用资源数。
- Latch是否可以用于限流？
- 可以，Latch可以用于限制在特定时间内可以执行的任务数。
- Latch是否线程安全？
- 是的，Latch是线程安全的。
- Latch在分布式系统中有什么用？
- Latch可以用于在分布式系统中实现协调和同步。
