Java并发编程之CountDownLatch闭锁

CountDownLatch

典型应用场景：主线程启动多个子线程同时执行业务逻辑，所有子线程都执行完毕，再唤醒主线程继续执行。

例子：

public class CountDownLatchTest {/*** 计数器，初始为0*/private Integer count = 0;public Integer getCount(){return count;}/*** 执行+1操作*/public void add(){count++;}public static void main(String[] args){CountDownLatchTest test = new CountDownLatchTest();// 线程个数int threadCount = 3;//初始化工作线程的个数，并用CountDownLatch管理CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(threadCount);for(int i=0;i<threadCount;i++) {new Thread(() -> {test.add();countDownLatch.countDown();}).start();}try {//等待所有线程执行完毕，在所有线程都执行完毕之前主线程会阻塞countDownLatch.await();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(test.getCount());}
}

主线程启动了3个子线程执行add操作，等待3个子线程都执行完毕了，主线程继续执行打印最终的执行结果为：3。

具体实现原理:

public class CountDownLatch {//继承于AQS的同步器private static final class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {private static final long serialVersionUID = 4982264981922014374L;//有参构造函数，count记录了共享资源的个数Sync(int count) {setState(count);}//获取当前共享资源的个数int getCount() {return getState();}/*** 尝试以共享方式获取资源* @return 1表示获取成功，-1表示获取失败*/protected int tryAcquireShared(int acquires) {//如果当前资源个数为0，则表示获取成功，否则表示失败return (getState() == 0) ? 1 : -1;}/*** 尝试以共享方式释放资源* @return true表示释放成功，false表示释放失败*/protected boolean tryReleaseShared(int releases) {// 对当前资源执行-1操作for (;;) {int c = getState();if (c == 0)return false;int nextc = c-1;//CAS更新资源个数，CAS失败表示有其他线程竞争，此时需要重试if (compareAndSetState(c, nextc))//执行-1操作后，如果资源个数为0，则表示释放成功return nextc == 0;}}}private final Sync sync;//有参构造函数，可以看到CountDownLatch中禁用了默认构造函数，意味着必须传入资源个数public CountDownLatch(int count) {if (count < 0) throw new IllegalArgumentException("count < 0");this.sync = new Sync(count);}//等待操作，此方法会使调用线程阻塞，直到其他调用countdown的方法都执行完毕public void await() throws InterruptedException {//此处调用的是AQS的acquireSharedInterruptibly方法，下文会具体分析sync.acquireSharedInterruptibly(1);}//和await()类似，但是有一个等待的超时时间，过了超时时间会自动取消等待public boolean await(long timeout, TimeUnit unit)throws InterruptedException {return sync.tryAcquireSharedNanos(1, unit.toNanos(timeout));}//将state的值-1，当getState()==0时，会唤醒调用await()线程public void countDown() {//调用AQS的releaseShared方法，下文会具体分析sync.releaseShared(1);}//获取当前资源的个数public long getCount() {return sync.getCount();}
}

CountDownLatch中用到的AQS的核心方法:

public final void acquireSharedInterruptibly(int arg)throws InterruptedException {if (Thread.interrupted())throw new InterruptedException();//尝试获取资源失败（tryAcquireShared的返回值<0），会将当前线程阻塞并排队等待if (tryAcquireShared(arg) < 0)//该方法会将当前线程阻塞，并放入AQS的同步队列等待，此处不再分析doAcquireSharedInterruptibly(arg);
}//释放共享资源
public final boolean releaseShared(int arg) {//尝试释放共享资源成功时（此处要结合CountDownLatch提供的tryReleaseShared方法理解），进行具体的释放操作if (tryReleaseShared(arg)) {//AQS提供的执行具体的资源释放操作，会唤醒调用await()方法的线程doReleaseShared();return true;}return false;
}

总结：CountDownLatch使用AQS的state变量作为状态计数器，执行countdown操作的线程会将计数器减1，当前计数器的值为0时（getState()==0），会唤醒执行await操作的线程继续执行。

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