同步控制计数器

同步控制计数器是一种常用的同步机制，通常用于多线程程序中，用于协调多个线程之间的操作。它可以用来确保一组线程都已经完成了特定的操作，然后再允许其他线程执行。

基本概念

同步控制计数器通常包含两个关键元素：计数器和等待队列。

• 计数器：记录当前已经完成操作的线程数。
• 等待队列：记录正在等待操作完成的线程。

这个计数器的初始值是0，每执行一次操作时，计数器加1。当所有线程都执行完毕时，计数器的值等于线程总数，此时就可以通知所有正在等待的线程继续执行。

实现方法

在Java语言中，可以使用CountDownLatch类来实现同步控制计数器。该类提供了下面这些方法：

• public CountDownLatch(int count)：构造一个计数器，初始值为count。
• public void await() throws InterruptedException：等待计数器的值为0，被唤醒后继续执行。
• public boolean await(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException：在指定的时间内等待计数器的值为0，超时则继续执行。
• public void countDown()：将计数器的值减1。

下面是一个使用CountDownLatch实现同步控制计数器的简单示例：

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

public class SynchronizedCounter {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        int nThreads = 5;
        CountDownLatch doneSignal = new CountDownLatch(nThreads);
        for (int i = 0; i < nThreads; ++i) {
            new Thread(new Worker(i, doneSignal)).start();
        }
        doneSignal.await();  // 等待所有线程执行完毕
        System.out.println("所有线程都已执行完毕！");
    }

    private static class Worker implements Runnable {
        private final int id;
        private final CountDownLatch doneSignal;

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

        public void run() {
            try {
                System.out.println("线程 #" + id + " 正在执行...");
                Thread.sleep(2000);  // 模拟耗时操作
            } catch (InterruptedException e) {
            }
            doneSignal.countDown();  // 计数器减1
            System.out.println("线程 #" + id + " 已经执行完毕！");
        }
    }
}

输出：

线程 #0 正在执行...
线程 #1 正在执行...
线程 #3 正在执行...
线程 #2 正在执行...
线程 #4 正在执行...
线程 #2 已经执行完毕！
线程 #4 已经执行完毕！
线程 #0 已经执行完毕！
线程 #1 已经执行完毕！
线程 #3 已经执行完毕！
所有线程都已执行完毕！

在这个示例中，启动了5个线程，每个线程执行一个模拟的耗时操作，完成后调用doneSignal.countDown()将计数器的值减1。在主线程中调用doneSignal.await()等待所有线程执行完毕，然后输出信息。