CountDownLatch和CyclicBarrier模拟同时并发请求

Posted 2021-01-26

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

复制代码
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;
}

}
复制代码
执行结果

CyclicBarrier模拟

复制代码
// 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...");
}

}
复制代码
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！ 欢迎工作一到五年的Java工程师朋友们加入Java群： 891219277
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　　毕竟测试并发 还得用专业的工具 jmeter 还是很方便的.