CountDownLatch类位于java.util.concurrent包下，利用它可以实现类似计数器的功能。比如有一个任务A，它要等待其他10个线程的任务执行完毕之后才能执行，此时就可以利用CountDownLatch来实现这种功能了。
CountDownLatch是通过一个计数器来实现的，计数器的初始值为那10个线程的数量也就是10。每当一个线程完成了自己的任务后，计数器的值就会减1。当计数器值到达0时，它表示所有的线程已经完成了任务，然后在闭锁上await()等待的线程就可以恢复执行任务。
下面我们来详细分析
构造函数：
public CountDownLatch(int count) { }; //参数count为计数值，也就是需要等几个线程结束的个数它有三个主要方法：
public void await() throws InterruptedException { };
public boolean await(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException { };
public void countDown() { };await（）：调用await()方法的线程会被挂起，它会等待直到count值为0才继续执行
await(long timeout, TimeUnit unit)：和await()类似，只不过等待一定的时间后count值还没变为0的话就会继续执行
countDown() ：将count值减1，通常在等待的线程完成时调用，当10个线程都执行完，都减1后，count值为0，被挂起的线程就可以启动了。
实例：使用await在主线程阻塞，当每个子线程执行完了，就调用latch.countDown()一次，知道最后count的值为0，才解开主线程的等待；
public static void main(String[] args) { final CountDownLatch latch = new CountDownLatch(2); new Thread() { public void run() {
System.out.println("子线程" + Thread.currentThread().getName() + "正在执行");
System.out.println("子线程" + Thread.currentThread().getName() + "执行完毕");
latch.countDown();
};
}.start(); new Thread() { public void run() {
System.out.println("子线程" + Thread.currentThread().getName() + "正在执行");
System.out.println("子线程" + Thread.currentThread().getName() + "执行完毕");
latch.countDown();
};
}.start(); try {
System.out.println("等待2个子线程执行完毕...");
latch.await();
System.out.println("2个子线程已经执行完毕");
System.out.println("继续执行主线程");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}输出结果：
子线程Thread-0正在执行 子线程Thread-0执行完毕 等待2个子线程执行完毕... 子线程Thread-1正在执行 子线程Thread-1执行完毕 2个子线程已经执行完毕 继续执行主线程
从输出上我们可以知道这个CountDownLatch的使用方法和执行过程了，接下来我们通过对它的主要方法的分析来看一下实现原理。
源码解析：
1.CountDownLatch(int count)
这个是CountDownLatch的构造函数，我们跟进看一下
public CountDownLatch(int count) { if (count < 0) throw new IllegalArgumentException("count < 0"); this.sync = new Sync(count);
}
先判断是否count的值是否正常，如果小于0，直接抛出异常，否则创建一个Sync对象
private static final class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer { private static final long serialVersionUID = 4982264981922014374L;
Sync(int count) {
setState(count);
} int getCount() { return getState();
} protected int tryAcquireShared(int acquires) { return (getState() == 0) ? 1 : -1;
} protected 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;
}
}
}
我们看到这里使用了AQS的Sync，唯一与lock不同的是把state设置为了count,然后获取锁的逻辑tryAcquireShared方法也做了对应的调整，这里获取锁的话判断state是否为0。
2.await()
await方法用于阻塞线程，也就是令当前线程阻塞直到拿到锁（state==0也就是count==0）
public final void acquireSharedInterruptibly(int arg)
throws InterruptedException { if (Thread.interrupted()) throw new InterruptedException(); if (tryAcquireShared(arg) < 0)
doAcquireSharedInterruptibly(arg);
}先判断是否中断，如果中断的话响应中断并抛出异常，结束阻塞，然后通过tryAcquireShared获取锁，我们来看tryAcquireShared方法
protected int tryAcquireShared(int acquires) { return (getState() == 0) ? 1 : -1;
}拿到锁的唯一条件就是state==0，也就是子线程通过countDown()方法把count变为0才可以。我们接下来先看doAcquireSharedInterruptibly()上锁的过程。
3.doAcquireSharedInterruptibly()
private void doAcquireSharedInterruptibly(int arg)
throws InterruptedException { final Node node = addWaiter(Node.SHARED); boolean failed = true; try { for (;;) { final Node p = node.predecessor(); if (p == head) { int r = tryAcquireShared(arg); if (r >= 0) {
setHeadAndPropagate(node, r);
p.next = null; // help GC
failed = false; return;
}
} if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
parkAndCheckInterrupt()) throw new InterruptedException();
}
} finally { if (failed)
cancelAcquire(node);
}
}
这里的逻辑和lock方法的逻辑基本一致，只是稍作修改，主线程通过parkAndCheckInterrupt方法进行了阻塞。
4.countDown()
public void countDown() {
sync.releaseShared(1);
}public final boolean releaseShared(int arg) { if (tryReleaseShared(arg)) {
doReleaseShared(); return true;
} return false;
}先调用了tryReleaseShared来解锁，我们看一下这个过程
protected 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;
}
}拿到state，然后通过CAS把state-1，最后返回Boolean值，如果state==0，说明锁释放返回true，如果state>0,返回false，这里也就证明了我们的猜想，countdown方法就是来把state每次减一的，直到所有子线程执行完，减为0，锁释放。我们继续看锁释放后的执行过程。
5.doReleaseShared()
private void doReleaseShared() { /*
* Ensure that a release propagates, even if there are other
* in-progress acquires/releases. This proceeds in the usual
* way of trying to unparkSuccessor of head if it needs
* signal. But if it does not, status is set to PROPAGATE to
* ensure that upon release, propagation continues.
* Additionally, we must loop in case a new node is added
* while we are doing this. Also, unlike other uses of
* unparkSuccessor, we need to know if CAS to reset status
* fails, if so rechecking.
*/
for (;;) {
Node h = head; if (h != null && h != tail) { int ws = h.waitStatus; if (ws == Node.SIGNAL) { if (!compareAndSetWaitStatus(h, Node.SIGNAL, 0)) continue; // loop to recheck cases
unparkSuccessor(h);
} else if (ws == 0 &&
!compareAndSetWaitStatus(h, 0, Node.PROPAGATE)) continue; // loop on failed CAS
} if (h == head) // loop if head changed
break;
}
}这里的步骤也和lock的释放过程类似，最后通过waitStatus的判断来执行unparkSuccessor()唤醒阻塞的线程。
6.setHeadAndPropagate()
当唤醒await的线程后，会执行第3步doAcquireSharedInterruptibly()里的setHeadAndPropagate()
private void setHeadAndPropagate(Node node, int propagate) {
Node h = head; // Record old head for check below
setHead(node); if (propagate > 0 || h == null || h.waitStatus < 0 ||
(h = head) == null || h.waitStatus < 0) {
Node s = node.next; if (s == null || s.isShared())
doReleaseShared();
}
}可以看到，把唤醒的node设置为了head节点，也就是node拿到锁可以继续执行了，那么如果有其它的await也在等待呢？此时count为0，其它的肯定也要向下执行，是怎么连续唤醒的呢，我们看本方法里的Node s = node.next;这里判断后续阻塞节点，如果存在，就执行 doReleaseShared();持续唤醒，doReleaseShared()在也就是第5步，他会解除head节点的next的阻塞，然后再执行本步骤，设置为head，循环唤醒。
最后：
这里循环唤醒也是共享锁的实现方式。在这里我们也再次印证了AQS是java.util.concurrent包下几乎所有类的实现核心，像CountDownLatch、CyclicBarrier和Semaphore三大辅助类，lock等都是基于AQS来实现自己的控制逻辑的。
作者：激情的狼王
链接：https://www.jianshu.com/p/e3dd3d9ab767
共同学习，写下你的评论
评论加载中...
作者其他优质文章
