CountDownLatch和CyclicBarrier模拟同时并发请求

Posted 2021-01-16

有时候要测试一下某个功能的并发能力，又不要想借助于其他测试工具，索性就自己写简单的demo模拟一个并发请求就最方便了。如果熟悉jemter的测试某接口的并发能力其实更专业,此处只是自己折腾着玩。

CountDownLatch和CyclicBarrier是jdk concurrent包下非常有用的两个并发工具类，它们提供了一种控制并发流程的手段。其实查看源码它们都是在内部维护了一个计数器控制流程的

CountDownLatch：一个或者多个线程，等待其他多个线程完成某件事情之后才能执行；
CyclicBarrier：多个线程互相等待，直到到达同一个同步点，再继续一起执行。
CountDownLatch和CyclicBarrier的区别
CountDownLatch的计数器，线程完成一个记录一个，计数器是递减 计数器，只能使用一次
CyclicBarrier的计数器 更像是一个阀门，需要所有线程都到达，阀门才能打开，然后继续执行，计数器是递增 计数器提供reset功能，可以多次使用
另外Semaphore可以控同时访问的线程个数，通过 acquire() 获取一个许可，如果没有就等待，而 release() 释放一个许可。

通常我们模拟并发请求，一般都是多开几个线程，发起请求就好了。但是方式，一般会存在启动的先后顺序了，算不得真正的同时并发！怎么样才能做到真正的同时并发呢？是本文想说的点，java中提供了闭锁 CountDownLatch, CyclicBarrier 刚好就用来做这种事就最合适了。

下面分别使用CountDownLatch和CyclicBarrier来模拟并发的请求
CountDownLatch模拟

package com.test;
import java.io.BufferedReader;
import java.io.IOException;
import java.io.InputStream;
import java.io.InputStreamReader;
import java.io.OutputStream;
import java.net.HttpURLConnection;
import java.net.MalformedURLException;
import java.net.URL;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
public class LatchTest {
 public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
 Runnable taskTemp = new Runnable() {
　　　　　　　// 注意，此处是非线程安全的，留坑
 private int iCounter;
 @Override
 public void run() {
 for(int i = 0; i < 10; i++) {
 // 发起请求
// HttpClientOp.doGet("https://www.baidu.com/");
 iCounter++;
 System.out.println(System.nanoTime() + " [" + Thread.currentThread().getName() + "] iCounter = " + iCounter);
 try {
 Thread.sleep(100);
 } catch (InterruptedException e) {
 e.printStackTrace();
 }
 }
 }
 };
 LatchTest latchTest = new LatchTest();
 latchTest.startTaskAllInOnce(5, taskTemp);
 }
 public long startTaskAllInOnce(int threadNums, final Runnable task) throws InterruptedException {
 final CountDownLatch startGate = new CountDownLatch(1);
 final CountDownLatch endGate = new CountDownLatch(threadNums);
 for(int i = 0; i < threadNums; i++) {
 Thread t = new Thread() {
 public void run() {
 try {
 // 使线程在此等待，当开始门打开时，一起涌入门中
 startGate.await();
 try {
 task.run();
 } finally {
 // 将结束门减1，减到0时，就可以开启结束门了
 endGate.countDown();
 }
 } catch (InterruptedException ie) {
 ie.printStackTrace();
 }
 }
 };
 t.start();
 }
 long startTime = System.nanoTime();
 System.out.println(startTime + " [" + Thread.currentThread() + "] All thread is ready, concurrent going...");
 // 因开启门只需一个开关，所以立马就开启开始门
 startGate.countDown();
 // 等等结束门开启
 endGate.await();
 long endTime = System.nanoTime();
 System.out.println(endTime + " [" + Thread.currentThread() + "] All thread is completed.");
 return endTime - startTime;
 }
}

执行结果

CyclicBarrier模拟

// 与 闭锁 结构一致
public class LatchTest {
 public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

 Runnable taskTemp = new Runnable() {
 private int iCounter;
 @Override
 public void run() {
 // 发起请求
// HttpClientOp.doGet("https://www.baidu.com/");
 iCounter++;
 System.out.println(System.nanoTime() + " [" + Thread.currentThread().getName() + "] iCounter = " + iCounter);
 }
 };
 LatchTest latchTest = new LatchTest();
// latchTest.startTaskAllInOnce(5, taskTemp);
 latchTest.startNThreadsByBarrier(5, taskTemp);
 }
 public void startNThreadsByBarrier(int threadNums, Runnable finishTask) throws InterruptedException {
 // 设置栅栏解除时的动作，比如初始化某些值
 CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(threadNums, finishTask);
 // 启动 n 个线程，与栅栏阀值一致，即当线程准备数达到要求时，栅栏刚好开启，从而达到统一控制效果
 for (int i = 0; i < threadNums; i++) {
 Thread.sleep(100);
 new Thread(new CounterTask(barrier)).start();
 }
 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " out over...");
 }
}
class CounterTask implements Runnable {
 // 传入栅栏，一般考虑更优雅方式
 private CyclicBarrier barrier;
 public CounterTask(final CyclicBarrier barrier) {
 this.barrier = barrier;
 }
 public void run() {
 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " - " + System.currentTimeMillis() + " is ready...");
 try {
 // 设置栅栏，使在此等待，到达位置的线程达到要求即可开启大门
 barrier.await();
 } catch (InterruptedException e) {
 e.printStackTrace();
 } catch (BrokenBarrierException e) {
 e.printStackTrace();
 }
 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " - " + System.currentTimeMillis() + " started...");
 }
}

执行结果

并发请求操作流程示意图如下：

此处设置了一道门，以保证所有线程可以同时生效。但是，此处的同时启动，也只是语言层面的东西，也并非绝对的同时并发。具体的调用还要依赖于CPU个数，线程数及操作系统的线程调度功能等，不过咱们也无需纠结于这些了，重点在于理解原理！

毕竟测试并发 还得用专业的工具 jmeter 还是很方便的.