本文将介绍CountDownLatch工具类,并采用这个工具类给出一个实例。
1. CountDownLatch工具类介绍
CountDownLatch是一个同步工具类,它允许一个或多个线程处于等待状态直到在其它线程中运行的一组操作完成为止。CountDownLatch用一个给定的计数来实现初始化。Await方法会一直处于阻塞状态,直到countDown方法调用而使当前计数达到零。当计数为零之后,所有处于等待的线程将被释放,await的任何后续调用将立即返回。这种现象只出现一次,计数是不能被重置的。如果你需要一个可以重置计数的版本,需要考虑使用CyclicBarrie.
上面的介绍来自于CountDownLatch类的注释。
CountDownLatch中定义了一个内部类Sync,该类继承AbstractQueuedSynchronizer。从代码中可以看出,CountDownLatch的await,countDown以及getCount方法都调用了Sync的方法。CountDownLatch工具类相关的类图以及详细代码如下:
2. CountDownLatch工具类的使用案例
CountDownLatch的作用是控制一个计数器,每个线程在运行完毕后执行countDown,表示自己运行结束,这对于多个子任务的计算特别有效,比如一个异步任务需要拆分成10个子任务执行,主任务必须知道子任务是否完成,所有子任务完成后才能进行合并计算,从而保证了一个主任务逻辑的正确性。(此段摘自于<<改善Java程序的151个建议>>, P254)
CountDownLatch最重要的方法是countDown()和await(),前者主要是倒数一次,后者是等待倒数到0,如果没有到达0,就只有阻塞等待了。
本实例主要使用CountDownLatch工具类来实现10个线程对1~100的求和,每个线程对10个数进行求和。第一个线程对1 – 10求和
第二个线程对 11 – 20求和
第三个线程对21 – 30 求和
…..
第十个线程对91 – 100求和。
具体的代码如下:
一次的执行结果如下:
Group 8 is finished, the sum in this gropu is 755
Group 2 is finished, the sum in this gropu is 155
Group 10 is finished, the sum in this gropu is 955
Group 5 is finished, the sum in this gropu is 455
Group 7 is finished, the sum in this gropu is 655
Group 3 is finished, the sum in this gropu is 255
Group 9 is finished, the sum in this gropu is 855
Group 1 is finished, the sum in this gropu is 55
Group 4 is finished, the sum in this gropu is 355
Group 6 is finished, the sum in this gropu is 555
[1,100] Sum is :5050
1. CountDownLatch工具类介绍
CountDownLatch是一个同步工具类,它允许一个或多个线程处于等待状态直到在其它线程中运行的一组操作完成为止。CountDownLatch用一个给定的计数来实现初始化。Await方法会一直处于阻塞状态,直到countDown方法调用而使当前计数达到零。当计数为零之后,所有处于等待的线程将被释放,await的任何后续调用将立即返回。这种现象只出现一次,计数是不能被重置的。如果你需要一个可以重置计数的版本,需要考虑使用CyclicBarrie.
上面的介绍来自于CountDownLatch类的注释。
- /**
- * A synchronization aid that allows one or more threads to wait until
- * a set of operations being performed in other threads completes.
- *
- * <p>A {@code CountDownLatch} is initialized with a given [i]count[/i].
- * The {@link #await await} methods block until the current count reaches
- * zero due to invocations of the {@link #countDown} method, after which
- * all waiting threads are released and any subsequent invocations of
- * {@link #await await} return immediately. This is a one-shot phenomenon
- * -- the count cannot be reset. If you need a version that resets the
- * count, consider using a {@link CyclicBarrier}.
- *
- */
CountDownLatch中定义了一个内部类Sync,该类继承AbstractQueuedSynchronizer。从代码中可以看出,CountDownLatch的await,countDown以及getCount方法都调用了Sync的方法。CountDownLatch工具类相关的类图以及详细代码如下:

- /*
- * @(#)CountDownLatch.java 1.5 04/02/09
- *
- * Copyright 2004 Sun Microsystems, Inc. All rights reserved.
- * SUN PROPRIETARY/CONFIDENTIAL. Use is subject to license terms.
- */
- package java.util.concurrent;
- import java.util.concurrent.locks.*;
- import java.util.concurrent.atomic.*;
- /**
- * A synchronization aid that allows one or more threads to wait until
- * a set of operations being performed in other threads completes.
- *
- * <p>A <tt>CountDownLatch</tt> is initialized with a given
- * [i]count[/i]. The {@link #await await} methods block until the current
- * {@link #getCount count} reaches zero due to invocations of the
- * {@link #countDown} method, after which all waiting threads are
- * released and any subsequent invocations of {@link #await await} return
- * immediately. This is a one-shot phenomenon -- the count cannot be
- * reset. If you need a version that resets the count, consider using
- * a {@link CyclicBarrier}.
- *
- * <p>A <tt>CountDownLatch</tt> is a versatile synchronization tool
- * and can be used for a number of purposes. A
- * <tt>CountDownLatch</tt> initialized with a count of one serves as a
- * simple on/off latch, or gate: all threads invoking {@link #await await}
- * wait at the gate until it is opened by a thread invoking {@link
- * #countDown}. A <tt>CountDownLatch</tt> initialized to [i]N[/i]
- * can be used to make one thread wait until [i]N[/i] threads have
- * completed some action, or some action has been completed N times.
- * <p>A useful property of a <tt>CountDownLatch</tt> is that it
- * doesn't require that threads calling <tt>countDown</tt> wait for
- * the count to reach zero before proceeding, it simply prevents any
- * thread from proceeding past an {@link #await await} until all
- * threads could pass.
- *
- * <p><b>Sample usage:</b> Here is a pair of classes in which a group
- * of worker threads use two countdown latches:
- * [list]
- * <li>The first is a start signal that prevents any worker from proceeding
- * until the driver is ready for them to proceed;
- * <li>The second is a completion signal that allows the driver to wait
- * until all workers have completed.
- * [/list]
- *
- * <pre>
- * class Driver { // ...
- * void main() throws InterruptedException {
- * CountDownLatch startSignal = new CountDownLatch(1);
- * CountDownLatch doneSignal = new CountDownLatch(N);
- *
- * for (int i = 0; i < N; ++i) // create and start threads
- * new Thread(new Worker(startSignal, doneSignal)).start();
- *
- * doSomethingElse(); // don't let run yet
- * startSignal.countDown(); // let all threads proceed
- * doSomethingElse();
- * doneSignal.await(); // wait for all to finish
- * }
- * }
- *
- * class Worker implements Runnable {
- * private final CountDownLatch startSignal;
- * private final CountDownLatch doneSignal;
- * Worker(CountDownLatch startSignal, CountDownLatch doneSignal) {
- * this.startSignal = startSignal;
- * this.doneSignal = doneSignal;
- * }
- * public void run() {
- * try {
- * startSignal.await();
- * doWork();
- * doneSignal.countDown();
- * } catch (InterruptedException ex) {} // return;
- * }
- *
- * void doWork() { ... }
- * }
- *
- * </pre>
- *
- * <p>Another typical usage would be to divide a problem into N parts,
- * describe each part with a Runnable that executes that portion and
- * counts down on the latch, and queue all the Runnables to an
- * Executor. When all sub-parts are complete, the coordinating thread
- * will be able to pass through await. (When threads must repeatedly
- * count down in this way, instead use a {@link CyclicBarrier}.)
- *
- * <pre>
- * class Driver2 { // ...
- * void main() throws InterruptedException {
- * CountDownLatch doneSignal = new CountDownLatch(N);
- * Executor e = ...
- *
- * for (int i = 0; i < N; ++i) // create and start threads
- * e.execute(new WorkerRunnable(doneSignal, i));
- *
- * doneSignal.await(); // wait for all to finish
- * }
- * }
- *
- * class WorkerRunnable implements Runnable {
- * private final CountDownLatch doneSignal;
- * private final int i;
- * WorkerRunnable(CountDownLatch doneSignal, int i) {
- * this.doneSignal = doneSignal;
- * this.i = i;
- * }
- * public void run() {
- * try {
- * doWork(i);
- * doneSignal.countDown();
- * } catch (InterruptedException ex) {} // return;
- * }
- *
- * void doWork() { ... }
- * }
- *
- * </pre>
- *
- * @since 1.5
- * @author Doug Lea
- */
- public class CountDownLatch {
- /**
- * Synchronization control For CountDownLatch.
- * Uses AQS state to represent count.
- */
- private static final class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
- Sync(int count) {
- setState(count);
- }
- int getCount() {
- return getState();
- }
- public int tryAcquireShared(int acquires) {
- return getState() == 0? 1 : -1;
- }
- public boolean tryReleaseShared(int releases) {
- // Decrement count; signal when transition to zero
- for (;;) {
- int c = getState();
- if (c == 0)
- return false;
- int nextc = c-1;
- if (compareAndSetState(c, nextc))
- return nextc == 0;
- }
- }
- }
- private final Sync sync;
- /**
- * Constructs a <tt>CountDownLatch</tt> initialized with the given
- * count.
- *
- * @param count the number of times {@link #countDown} must be invoked
- * before threads can pass through {@link #await}.
- *
- * @throws IllegalArgumentException if <tt>count</tt> is less than zero.
- */
- public CountDownLatch(int count) {
- if (count < 0) throw new IllegalArgumentException("count < 0");
- this.sync = new Sync(count);
- }
- /**
- * Causes the current thread to wait until the latch has counted down to
- * zero, unless the thread is {@link Thread#interrupt interrupted}.
- *
- * <p>If the current {@link #getCount count} is zero then this method
- * returns immediately.
- * <p>If the current {@link #getCount count} is greater than zero then
- * the current thread becomes disabled for thread scheduling
- * purposes and lies dormant until one of two things happen:
- * [list]
- * <li>The count reaches zero due to invocations of the
- * {@link #countDown} method; or
- * <li>Some other thread {@link Thread#interrupt interrupts} the current
- * thread.
- * [/list]
- * <p>If the current thread:
- * [list]
- * <li>has its interrupted status set on entry to this method; or
- * <li>is {@link Thread#interrupt interrupted} while waiting,
- * [/list]
- * then {@link InterruptedException} is thrown and the current thread's
- * interrupted status is cleared.
- *
- * @throws InterruptedException if the current thread is interrupted
- * while waiting.
- */
- public void await() throws InterruptedException {
- sync.acquireSharedInterruptibly(1);
- }
- /**
- * Causes the current thread to wait until the latch has counted down to
- * zero, unless the thread is {@link Thread#interrupt interrupted},
- * or the specified waiting time elapses.
- *
- * <p>If the current {@link #getCount count} is zero then this method
- * returns immediately with the value <tt>true</tt>.
- *
- * <p>If the current {@link #getCount count} is greater than zero then
- * the current thread becomes disabled for thread scheduling
- * purposes and lies dormant until one of three things happen:
- * [list]
- * <li>The count reaches zero due to invocations of the
- * {@link #countDown} method; or
- * <li>Some other thread {@link Thread#interrupt interrupts} the current
- * thread; or
- * <li>The specified waiting time elapses.
- * [/list]
- * <p>If the count reaches zero then the method returns with the
- * value <tt>true</tt>.
- * <p>If the current thread:
- * [list]
- * <li>has its interrupted status set on entry to this method; or
- * <li>is {@link Thread#interrupt interrupted} while waiting,
- * [/list]
- * then {@link InterruptedException} is thrown and the current thread's
- * interrupted status is cleared.
- *
- * <p>If the specified waiting time elapses then the value <tt>false</tt>
- * is returned.
- * If the time is
- * less than or equal to zero, the method will not wait at all.
- *
- * @param timeout the maximum time to wait
- * @param unit the time unit of the <tt>timeout</tt> argument.
- * @return <tt>true</tt> if the count reached zero and <tt>false</tt>
- * if the waiting time elapsed before the count reached zero.
- *
- * @throws InterruptedException if the current thread is interrupted
- * while waiting.
- */
- public boolean await(long timeout, TimeUnit unit)
- throws InterruptedException {
- return sync.tryAcquireSharedNanos(1, unit.toNanos(timeout));
- }
- /**
- * Decrements the count of the latch, releasing all waiting threads if
- * the count reaches zero.
- * <p>If the current {@link #getCount count} is greater than zero then
- * it is decremented. If the new count is zero then all waiting threads
- * are re-enabled for thread scheduling purposes.
- * <p>If the current {@link #getCount count} equals zero then nothing
- * happens.
- */
- public void countDown() {
- sync.releaseShared(1);
- }
- /**
- * Returns the current count.
- * <p>This method is typically used for debugging and testing purposes.
- * @return the current count.
- */
- public long getCount() {
- return sync.getCount();
- }
- /**
- * Returns a string identifying this latch, as well as its state.
- * The state, in brackets, includes the String
- * "Count =" followed by the current count.
- * @return a string identifying this latch, as well as its
- * state
- */
- public String toString() {
- return super.toString() + "[Count = " + sync.getCount() + "]";
- }
- }
2. CountDownLatch工具类的使用案例
CountDownLatch的作用是控制一个计数器,每个线程在运行完毕后执行countDown,表示自己运行结束,这对于多个子任务的计算特别有效,比如一个异步任务需要拆分成10个子任务执行,主任务必须知道子任务是否完成,所有子任务完成后才能进行合并计算,从而保证了一个主任务逻辑的正确性。(此段摘自于<<改善Java程序的151个建议>>, P254)
CountDownLatch最重要的方法是countDown()和await(),前者主要是倒数一次,后者是等待倒数到0,如果没有到达0,就只有阻塞等待了。
本实例主要使用CountDownLatch工具类来实现10个线程对1~100的求和,每个线程对10个数进行求和。第一个线程对1 – 10求和
第二个线程对 11 – 20求和
第三个线程对21 – 30 求和
…..
第十个线程对91 – 100求和。
具体的代码如下:
- package my.concurrent.countdown;
- import java.util.concurrent.Callable;
- import java.util.concurrent.CountDownLatch;
- public class Calculator implements Callable<Integer> {
- //开始信号
- private final CountDownLatch startSignal;
- //结束信号
- private final CountDownLatch doneSignal;
- private int groupNumber = 0;
- /**
- * @param startSignal
- * @param endSignal
- * @param groupId
- */
- public Calculator(CountDownLatch startSignal, CountDownLatch doneSignal,
- int groupNumber) {
- this.startSignal = startSignal;
- this.doneSignal = doneSignal;
- this.groupNumber = groupNumber;
- }
- public Integer call() throws Exception {
- startSignal.await();
- Integer result = sum(groupNumber);
- printCompleteInfor(groupNumber,result);
- doneSignal.countDown();
- return result;
- }
- private Integer sum(int groupNumber) {
- if (groupNumber < 1) {
- throw new IllegalArgumentException();
- }
- int sum = 0;
- int start = (groupNumber - 1) * 10 + 1;
- int end = groupNumber * 10;
- for (int i = start; i <= end; i++) {
- sum += i;
- }
- return sum;
- }
- private void printCompleteInfor(int groupNumber, int sum)
- {
- System.out.println(String.format("Group %d is finished, the sum in this gropu is %d", groupNumber, sum));
- }
- }
- package my.concurrent.countdown;
- import java.util.ArrayList;
- import java.util.List;
- import java.util.concurrent.CountDownLatch;
- import java.util.concurrent.ExecutionException;
- import java.util.concurrent.ExecutorService;
- import java.util.concurrent.Executors;
- import java.util.concurrent.Future;
- public class CountDownLatchTest {
- public static void main(String[] args) throws Exception {
- /**
- * 1-100求和,分10个线程来计算,每个线程对10个数求和。
- */
- int numOfGroups = 10;
- CountDownLatch startSignal = new CountDownLatch(1);
- CountDownLatch doneSignal = new CountDownLatch(numOfGroups);
- ExecutorService service = Executors.newFixedThreadPool(numOfGroups);
- List<Future<Integer>> futures = new ArrayList<Future<Integer>>();
- submit(futures, numOfGroups, service, startSignal, doneSignal);
- /**
- * 开始,让所有的求和计算线程运行
- */
- startSignal.countDown();
- /**
- * 阻塞,知道所有计算线程完成计算
- */
- doneSignal.await();
- shutdown(service);
- printResult(futures);
- }
- private static void submit(List<Future<Integer>> futures, int numOfGroups,
- ExecutorService service, CountDownLatch startSignal,
- CountDownLatch doneSignal) {
- for (int groupNumber = 1; groupNumber <= numOfGroups; groupNumber++) {
- futures.add(service.submit(new Calculator(startSignal, doneSignal,
- groupNumber)));
- }
- }
- private static int getResult(List<Future<Integer>> futures)
- throws InterruptedException, ExecutionException {
- int result = 0;
- for (Future<Integer> f : futures) {
- result += f.get();
- }
- return result;
- }
- private static void printResult(List<Future<Integer>> futures)
- throws InterruptedException, ExecutionException {
- System.out.println("[1,100] Sum is :" + getResult(futures));
- }
- private static void shutdown(ExecutorService service)
- {
- service.shutdown();
- }
- }
一次的执行结果如下:
Group 8 is finished, the sum in this gropu is 755
Group 2 is finished, the sum in this gropu is 155
Group 10 is finished, the sum in this gropu is 955
Group 5 is finished, the sum in this gropu is 455
Group 7 is finished, the sum in this gropu is 655
Group 3 is finished, the sum in this gropu is 255
Group 9 is finished, the sum in this gropu is 855
Group 1 is finished, the sum in this gropu is 55
Group 4 is finished, the sum in this gropu is 355
Group 6 is finished, the sum in this gropu is 555
[1,100] Sum is :5050
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内容概要:本文详细介绍了如何使用MATLAB搭建双闭环Buck电路的仿真模型。首先定义了主电路的关键参数,如输入电压、电感、电容等,并解释了这些参数的选择依据。接着分别对电压外环和电流内环进行了PI控制器的设计,强调了电流环响应速度需要显著高于电压环以确保系统的稳定性。文中还讨论了仿真过程中的一些关键技术细节,如PWM死区时间的设置、低通滤波器的应用以及参数调整的方法。通过对比单闭环和双闭环系统的性能,展示了双闭环方案在应对负载突变时的优势。最后分享了一些调试经验和常见问题的解决方案。 适合人群:从事电力电子、电源设计领域的工程师和技术人员,尤其是有一定MATLAB基础的读者。 使用场景及目标:适用于需要进行电源管理芯片设计验证、电源系统性能评估的研究人员和工程师。主要目标是提高电源系统的稳定性和响应速度,特别是在负载变化剧烈的情况下。 其他说明:文章不仅提供了详细的理论分析,还包括了大量的代码片段和具体的调试步骤,帮助读者更好地理解和应用所学知识。同时提醒读者注意仿真与实际情况之间的差异,鼓励在实践中不断探索和改进。
内容概要:本文详细探讨了MATLAB环境下冷热电气多能互补微能源网的鲁棒优化调度模型。首先介绍了多能耦合元件(如风电、光伏、P2G、燃气轮机等)的运行特性模型,展示了如何通过MATLAB代码模拟这些元件的实际运行情况。接着阐述了电、热、冷、气四者的稳态能流模型及其相互关系,特别是热电联产过程中能流的转换和流动。然后重点讨论了考虑经济成本和碳排放最优的优化调度模型,利用MATLAB优化工具箱求解多目标优化问题,确保各能源设备在合理范围内运行并保持能流平衡。最后分享了一些实际应用中的经验和技巧,如处理风光出力预测误差、非线性约束、多能流耦合等。 适合人群:从事能源系统研究、优化调度、MATLAB编程的专业人士和技术爱好者。 使用场景及目标:适用于希望深入了解综合能源系统优化调度的研究人员和工程师。目标是掌握如何在MATLAB中构建和求解复杂的多能互补优化调度模型,提高能源利用效率,降低碳排放。 其他说明:文中提供了大量MATLAB代码片段,帮助读者更好地理解和实践所介绍的内容。此外,还提及了一些有趣的发现和挑战,如多能流耦合的复杂性、鲁棒优化的应用等。
内容概要:本文详细介绍了如何利用Simulink和Carsim进行联合仿真,实现基于PID(比例-积分-微分)和MPC(模型预测控制)的自适应巡航控制系统。首先阐述了Carsim参数设置的关键步骤,特别是cpar文件的配置,包括车辆基本参数、悬架系统参数和转向系统参数的设定。接着展示了Matlab S函数的编写方法,分别针对PID控制和MPC控制提供了详细的代码示例。随后讨论了Simulink中车辆动力学模型的搭建,强调了模块间的正确连接和参数设置的重要性。最后探讨了远程指导的方式,帮助解决仿真过程中可能出现的问题。 适合人群:从事汽车自动驾驶领域的研究人员和技术人员,尤其是对Simulink和Carsim有一定了解并希望深入学习联合仿真的从业者。 使用场景及目标:适用于需要验证和优化自适应巡航控制、定速巡航及紧急避撞等功能的研究和开发项目。目标是提高车辆行驶的安全性和舒适性,确保控制算法的有效性和可靠性。 其他说明:文中不仅提供了理论知识,还有大量实用的代码示例和避坑指南,有助于读者快速上手并应用于实际工作中。此外,还提到了远程调试技巧,进一步提升了仿真的成功率。
02.第18讲一、三重积分02.mp4