高并发编程学习笔记(8)--Latch设计模式

阳光穿透心脏的1/2处 2022-04-11 10:52 199阅读 0赞

## Latch设计模式 ##

如果有若干线程并发执行某个特定任务，需要等到所有的子任务都执行结束之后在统一汇总，就可以采用Latch设计模式。  
Latch(门阀)设计模式：该模式指定了一个屏障，只有所有的条件都达到满足的时候，门阀才能打开。

## Latch 抽象类 ##

在Latch中limit就相当于门阀。

public abstract class Latch { 
        protected  int limit;
        public Latch(int limit) { 
            this.limit = limit;
        }
        //该方法会使现场一直等待，知道所有线程都完成工作，被阻塞线程允许中断。
        public abstract  void  await() throws InterruptedException;
        //当线程完成时调用该方法使得计数器减一。
        public abstract void  countDown();
        //获取当前还有多少线程没有完成任务
        public abstract int getUnarrived();
    }

## 实现Latch ##

为所有需要执行的线程都传入同一个CountDownLatch实例，并在每一个线程的run()方法最后一句(线程任务结束)调用countDown()方法，表示有一个线程执行结束。在主线程中，执行完所有线程的start()方法后，调用await()方法，等到所有线程执行完成后await()方法完成阻塞，可以继续往下执行。

public class CountDownLatch extends Latch { 
        public CountDownLatch(int limit) { 
            super(limit);
        }
    
        @Override
        public void await() throws InterruptedException { 
            synchronized (this){ 
                while (limit>0){ 
                    this.wait();
                }
            }
        }
    
        @Override
        public void countDown() { 
            synchronized (this){ 
                if(limit<0)
                    throw  new IllegalStateException("all of task already arrived");
                limit--;
                this.notifyAll();
            }
        }
    
        @Override
        public int getUnarrived() { 
            return limit;
        }
    }

## 有超时设置的Latch ##

在上边例子中，如果有线程，没有完成任务，那么主线程会一直在等待，这显然是不行的。我们应该设计超时时间，当等待超过一定的时间还有线程没有完成任务，那么主线程应该收到超时通知。

### 自定义超时异常 ###

public class WaitTimeoutException extends Exception { 
        public WaitTimeoutException(String message){ 
            super(message);
        }
    }

## 重新实现CountDownLatch中的await()方法 ##

public void await(TimeUnit unit , long time) throws InterruptedException,WaitTimeoutException{ 
            if(time<=0)
                throw  new IllegalArgumentException("Time is invalid.");
            Long remainingNaos = unit.toNanos(time);
            final  long endNanos = System.nanoTime()+remainingNaos;
            synchronized (this){ 
                while (limit>0){ 
                    if(TimeUnit.MILLISECONDS.toMillis(remainingNaos)<=0)
                        throw  new WaitTimeoutException("The wait time over specify time.");
                    this.wait(TimeUnit.NANOSECONDS.toMillis(remainingNaos));
                    remainingNaos=endNanos-System.nanoTime();
                }
            }
            
        }

**JDK1.5起也提供了CountDownLatch的工具类，作用于我们创建的并无两样。**  
CountDownLatch只提供了门阀的功能，并不负责对线程的管理控制。