一、前言

CountDownLatch維護了一個計數(shù)器（還是是state字段），調(diào)用countDown方法會將計數(shù)器減1，調(diào)用await方法會阻塞線程直到計數(shù)器變?yōu)?。可以用于實現(xiàn)一個線程等待所有子線程任務完成之后再繼續(xù)執(zhí)行的邏輯，也可以實現(xiàn)類似簡易CyclicBarrier的功能，達到讓多個線程等待同時開始執(zhí)行某一段邏輯目的。

二、使用 一個線程等待其它線程執(zhí)行完再繼續(xù)執(zhí)行

......CountDownLatch cdl = new CountDownLatch(10);ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(10);for (int i = 0; i < 10; i++) {es.execute(() -> {//do somethingcdl.countDown();});}cdl.await();...... 實現(xiàn)類似CyclicBarrier的功能，先await，再countDown

......CountDownLatch cdl = new CountDownLatch(1);ExecutorService es = Executors.newFixedThreadPool(10);for (int i = 0; i < 10; i++) { es.execute(() -> {cdl.await();//do something });}Thread.sleep(10000L);cdl.countDown();......三、源碼分析

CountDownLatch的結構和ReentrantLock、Semaphore的結構類似，也是使用的內(nèi)部類Sync繼承AQS的方式，并且重寫了tryAcquireShared和tryReleaseShared方法。

還是首先來看構造函數(shù)：

public CountDownLatch(int count) {if (count < 0) throw new IllegalArgumentException('count < 0');this.sync = new Sync(count); }

需要傳入一個大于0的count，代表CountDownLatch計數(shù)器的初始值，通過Sync的構造函數(shù)最終賦值給父類AQS的state字段。可一個看到這個state字段用法多多，在ReentrantLock中使用0和1來標識鎖的狀態(tài)，Semaphore中用來標識信號量，此處又用來表示計數(shù)器。

CountDownLatch要通過await方法完成阻塞，先來看看這個方法是如何實現(xiàn)的：

public void await() throws InterruptedException {sync.acquireSharedInterruptibly(1); }

調(diào)用的是sync的acquireSharedInterruptibly方法，該方法定義在AQS中，Semaphore也調(diào)用的這個方法：

public final void acquireSharedInterruptibly(int arg) throws InterruptedException {if (Thread.interrupted()) throw new InterruptedException();if (tryAcquireShared(arg) < 0) doAcquireSharedInterruptibly(arg); }

這個方法的邏輯前面在解析SemaPhore的時候細說過了，這里不再贅述，主要就是兩個方法的調(diào)用，先通過tryAcquireShared方法嘗試獲取'許可'，返回值代表此次獲取后的剩余量，如果大于等于0表示獲取成功，否則表示失敗。如果失敗，那么就會進入doAcquireSharedInterruptibly方法執(zhí)行入隊阻塞的邏輯。這里我們主要到CountDownLatch中看看tryAcquireShared方法的實現(xiàn)：

protected int tryAcquireShared(int acquires) { return (getState() == 0) ? 1 : -1;}

和Semaphore的實現(xiàn)中每次將state減去requires不同，這里直接判斷state是否為0，如果為0那么返回1，表示獲取'許可'成功；如果不為0，表示失敗，則需要入隊阻塞。從這個tryAcquireShared方法就能看出CountDownLatch的邏輯了：等到state變?yōu)榱?，那么所有線程都能獲取運行許可。

那么我們接下來來到countDown方法：

public void countDown() {sync.releaseShared(1); }

調(diào)用的是sync的releaseShared方法，該方法定義在父類AQS中，Semaphore使用的也是這個方法：

public final boolean releaseShared(int arg) {if (tryReleaseShared(arg)) {//當state從非 doReleaseShared(); return true;}return false; }

前面提到了CountDownLatch也重寫了tryReleaseShared方法：

protected boolean tryReleaseShared(int releases) { // Decrement count; signal when transition to zero for (;;) {int c = getState();if (c == 0)//如果state等于0了直接返回false//保證在并發(fā)情況下，最多只會有一個線程返回true//也包括調(diào)用countDown的次數(shù)超過state的初始值 return false;int nextc = c-1;if (compareAndSetState(c, nextc))//如果返回true，表示state從非0變?yōu)榱?//那么后續(xù)需要喚醒阻塞線程 return nextc == 0; }}

Semaphore在釋放信號量的時候，是將獲取的許可歸還到state中，但是CountDownLatch沒有獲取許可的邏輯(獲取許可的時候是判斷state是否等于0)，所以在countDown的時候沒有釋放的邏輯，就是將state減1，然后根據(jù)state減1之后的值是否為0判斷release是否成功，如果state本來大于0，經(jīng)過減1之后變?yōu)榱?，那么返回true。tryReleaseShared方法的返回值決定了后續(xù)需不需要調(diào)用doReleaseShared方法喚醒阻塞線程。

這里有個邏輯：如果state已經(jīng)為0，那么返回false。這個主要應對兩種情況：

調(diào)用countDown的次數(shù)超過了state的初始值多 線程并發(fā)調(diào)用的時候保證只有一個線程去完成阻塞線程的喚醒操作

可以看到CountDownLatch沒有鎖的概念，countDown方法可以被一個線程重復調(diào)用，只需要對state做reduce操作，而不用關心是誰做的reduce。如果tryReleaseShared返回true，那么表示需要在后面進入doReleaseShared方法，該方法和Semaphore中調(diào)用的方法是同一個，主要是喚醒阻塞線程或者設置PROPAGAGE狀態(tài)，這里也不再贅述~

阻塞線程被喚醒之后，會在doAcquireSharedInterruptibly方法中繼續(xù)循環(huán)，雖然和Semaphore調(diào)用的是同樣的方法，但是這里有不一樣的地方，所以還是提一句。我們首先回到doAcquireSharedInterruptibly方法：

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) {//如果head.next被unpark喚醒，說明此時state==0//那么tryAcquireShared會返回1 int r = tryAcquireShared(arg); //r==1 if (r >= 0) { //node節(jié)點被喚醒后，還會繼續(xù)喚醒node.next //這樣依次傳遞，因為在這里的r一定為1setHeadAndPropagate(node, r);p.next = null; // help GCfailed = false;return; }}if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) && parkAndCheckInterrupt()) throw new InterruptedException(); }} finally { if (failed)cancelAcquire(node);} }

當head.next線程被unpark喚醒后，會進入tryAcquireShared方法判斷，由于此時state已經(jīng)為0（只有當state變?yōu)?時，才會unpark喚醒線程），而前面提到了在CountDownLatch重寫的tryAcquireShared中，如果state==0，那么會返回1，所以會進入setHeadAndPropagate方法：

private void setHeadAndPropagate(Node node, int propagate) {Node h = head; // Record old head for check belowsetHead(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();} }

該方法在Semaphore中詳細介紹過，這里我們就站在CountDownLatch的角度來看看。其實很簡單了，注意此時該方法的propagate參數(shù)值是1，那么就會進入到下面的if邏輯里，繼續(xù)喚醒下一個node。當下一個node對應的線程被喚醒后，同樣會進入setHeadAndPropagate方法，propagage同樣為1，那么繼續(xù)喚醒下一個node，就這樣依次將整個CLH隊列的節(jié)點都喚醒。

四、總結

如果單獨把CountDownLatch拿出來看其實是很復雜的，只是CountDownLatch（包括Semaphore和ReentrantLock）都高度共用了AQS提供的一些方法，而這些方法在前面介紹Semaphore和ReentrantLock的時候已經(jīng)詳細分析過，所以到本文分析CountDownLatch的時候，只需要關注它內(nèi)部類Sync重寫的兩個方法：tryAcquireShared和tryReleaseShared，也就是'獲取許可'和'釋放許可'的邏輯。

CountDownLatch在await的邏輯里，如果當前state的值大于0，那么會進入CLH隊列進行阻塞等待unpark喚醒（或者中斷喚醒）；在countDown的邏輯里，就是簡單的將state-1，如果一個線程把state從1減為0，那么該線程就會負責喚醒head.next節(jié)點，head.next節(jié)點被喚醒后，又會在setHeadAndPropagate方法中喚醒next.next節(jié)點，這樣依次喚醒所有CLH隊列中的阻塞節(jié)點。當然，如果線程被中斷喚醒，那么也會進入cancelAcquire中進行無效節(jié)點的移除邏輯。

到此這篇關于Java并發(fā)編程之CountDownLatch源碼解析的文章就介紹到這了,更多相關Java中CountDownLatch源碼解析內(nèi)容請搜索好吧啦網(wǎng)以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關文章希望大家以后多多支持好吧啦網(wǎng)！