面試官：CountDownLatch有了解過嗎？
作者：程序員皮卡秋
本節我們講解CountDownLatch,一起來看下吧！
前言
Java提供了一些非常好用的并發工具類，不需要我們重復造輪子，本節我們講解CountDownLatch,一起來看下吧！
CountDownLatch
首先我們來看下這玩意是干啥用的。CountDownLatch同樣的也是java.util.concurrent并發包下的工具類，通常我們會叫它是并發計數器,這個計數不是記12345,主要的使用場景是當一個任務被拆分成多個子任務時，需要等待子任務全部完成后，不然會阻塞線程，每完成一個任務計數器會-1，直到沒有。這個有點類似go語言中的的sync.WaitGroup。
廢話不多說，我們通過例子帶大家快速入門, 在這之前，還需給大家補充一下它的常用方法：
- public CountDownLatch(int count) {...}構造函數。
- void await()是當前線程等待直到鎖存儲器計到0，或者線程被中斷。
- boolean await(long timeout, TimeUnit unit)是當前線程等待直到鎖存儲器計到0，或者線程被中斷, 如果為0返回true, 可以指定等待的超時時間。
- countDown()遞減鎖存器的計數，如果到0則釋放所有等待的線程。
- getCount()獲取鎖存器的計數。
下面我們看下具體的使用:
public class CountDownLaunchTest {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(10);
IntStream.range(0, 10).forEach(i -> {
new Thread(() -> {
try {
Thread.sleep(2000);
System.out.println("worker ------> " + i);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}finally {
countDownLatch.countDown();
}
}).start();
});
countDownLatch.await();
System.out.println("completed !");
}
}
時間輸出：
worker ------> 1
worker ------> 4
worker ------> 5
worker ------> 7
worker ------> 8
worker ------> 0
worker ------> 2
worker ------> 3
worker ------> 9
worker ------> 6
completed !
進程已結束,退出代碼0
可以看到任務沒有完全結束之前，主線程是阻塞狀態。
源碼剖析
首先看下構造函數。
private final Sync sync;
public CountDownLatch(int count) {
if (count < 0) throw new IllegalArgumentException("count < 0");
this.sync = new Sync(count);
}
這個sync有沒有很熟悉，這里又遇到了CAS，幾乎涉及到多線程的實現類都會有。
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;
}
}
}
countDown
首先在構造函數中初始化狀態，對應的setState(count);, 其實它的底層實現就是依賴AQS。CountDownLatch主要有兩個方法一個是countDown一個是await,下面我們就來看下是如何實現的。
public void countDown() {
sync.releaseShared(1);
}public final boolean releaseShared(int arg) {
if (tryReleaseShared(arg)) {
doReleaseShared();
return true;
}
return false;
}tryReleaseShared()方法的實現在countDownLatch,自旋操作判斷值是否為0，為0說明都執行完了，之前說的遞減就是在這完成的,就會走到doReleaseShared也就是釋放操作。有想過為啥c==0 返回false嗎?可以回顧上一步操作if (tryReleaseShared)才會去doReleaseShared,也就是任務全部執行完才會去釋放，釋放的過程其實是一個隊列去完成的。
protected boolean tryReleaseShared(int releases) {
for (;;) {
int c = getState();
if (c == 0)
return false;
int nextc = c-1;
if (compareAndSetState(c, nextc))
return nextc == 0;
}
}doReleaseShared是`AbstractQueuedSynchronizer'的內部方法。
private void doReleaseShared() {
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;
}
}
這個方法之前給大家講過，其實就是釋放鎖的操作。可以看到在這里只喚醒了頭節點的后繼節點，然后就返回了,為啥是后繼節點，繼續看unparkSuccessor。
private void unparkSuccessor(Node node) {
int ws = node.waitStatus;
if (ws < 0)
compareAndSetWaitStatus(node, ws, 0);
// 后繼節點
Node s = node.next;
if (s == null || s.waitStatus > 0) {
s = null;
for (Node t = tail; t != null && t != node; t = t.prev)
if (t.waitStatus <= 0)
s = t;
}
if (s != null)
LockSupport.unpark(s.thread);
}
那么剩余的其它線程怎么去釋放呢？
await
再看下await(),同樣的也調用了內部方法acquireSharedInterruptibly。
public void await() throws InterruptedException {
sync.acquireSharedInterruptibly(1);
}
public final void acquireSharedInterruptibly(int arg)
throws InterruptedException {
if (Thread.interrupted())
throw new InterruptedException();
if (tryAcquireShared(arg) < 0)
doAcquireSharedInterruptibly(arg);
}
// CountDownLatch
protected int tryAcquireShared(int acquires) {
return (getState() == 0) ? 1 : -1;
}
重點在 doAcquireSharedInterruptibly。
private void doAcquireSharedInterruptibly(int arg)
throws InterruptedException {
// 以共享模式添加到等待隊列
final Node node = addWaiter(Node.SHARED);
boolean failed = true;
try {
for (;;) {
// 返回前一個節點
final Node p = node.predecessor();
if (p == head) {
int r = tryAcquireShared(arg);
if (r >= 0) {
setHeadAndPropagate(node, r);
p.next = null;
failed = false;
return;
}
}
// 檢查并更新未能獲取的節點的狀態。如果線程應該阻塞，則返回 true
if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
parkAndCheckInterrupt())
throw new InterruptedException();
}
} finally {
// 失敗就取消
if (failed)
cancelAcquire(node);
}
}
責任編輯：姜華
來源：
今日頭條
