Java并发编程：CountDownLatch实战与并发原理

"这篇讲义主要探讨了Java并发编程中的闭锁CountDownLatch，以及并发编程的基本概念、策略和工具。文章以解决大量数据计算问题为例，引出了并发处理的必要性和挑战，并提到了Fork/Join框架。同时，强调了并发编程中的可见性、有序性和缓存一致性等关键概念。" 在Java并发编程中，CountDownLatch是一个重要的工具，它允许一个或多个线程等待其他线程完成操作。CountDownLatch通常用于多线程环境，它的核心功能在于计数和同步。当计数值为0时，所有等待的线程可以继续执行。在描述中提到的场景中，CountDownLatch被用于手动控制事务，确保所有线程在开始执行前都已就绪，然后每个线程执行完任务后递减计数，直到计数归零，表示所有任务完成。 CountDownLatch的一个常见模式是启动信号加完成信号，即线程A、B、C在获得等待启动信号后开始执行，各自完成任务后通过调用`countDown()`方法减少计数。这种模式可以确保所有线程都准备好后再一起开始工作，或者在所有线程都完成工作后才继续下一步操作。然而，如果需要线程重复参与某个任务，CountDownLatch可能不是最佳选择，此时更适合使用`CyclicBarrier`，因为它可以重置计数，允许线程反复同步。 Java并发编程中，除了CountDownLatch，还有许多其他的工具和概念，如Fork/Join框架。Fork/Join框架是Java 7引入的一种并行计算模型，它基于分治策略，将大任务拆分为小任务，然后并行执行，最后将结果合并。对于处理大量数据的计算问题，如求列表中亿级数值的总和，Fork/Join框架能够显著提高效率。 并发编程中，内存模型是关键。Java内存模型（JMM）保证了线程间的可见性和有序性，通过`synchronized`关键字、`volatile`关键字、`final`变量和`java.util.concurrent.locks`及`java.util.concurrent.atomic`包中的类来实现。例如，`synchronized`提供了内部锁机制，保证了在同一时刻只有一个线程能访问特定的代码块，确保原子性和可见性。而`volatile`关键字则确保了对变量的修改对所有线程可见，避免了缓存一致性问题。 在并发编程中，程序员需要关注Happens-before原则，这是JMM定义的一组规则，用来确定操作之间的内存可见性。例如，`synchronized`块、`volatile`变量、线程启动和线程中断等操作都有特定的Happens-before关系，这些规则对于理解和调试多线程程序至关重要。 Java并发编程是一个复杂但必要的领域，特别是在处理大数据和高并发场景时。掌握CountDownLatch、CyclicBarrier、Fork/Join框架等工具，理解内存模型和并发控制机制，能够帮助开发者编写出高效且稳定的并发程序。