Java基础--CountDownLatch--计数器锁(门闩锁)

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• 原文链接：https://jiayq.blog.csdn.net/article/details/107070198
• 发布时间：2020-07-01 20:02:26
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• 标签：#CountDownLatch, #门闩锁源码解读, #计数器锁源码解析, #带你一起阅读门闩锁源码, #门闩锁原理

摘要

文章浏览阅读1.3k次。@toc1. CountDownLatch一个同步辅助类，在完成一组正在其他线程中执行的操作之前，它允许一个或多个线程一直等待。用给定的计数 初始化 CountDownLatch。由于调用了 countDown() 方法，所以在当前计数到达零之前，await 方法会一直受阻塞。之后，会释放所有等待的线程，await 的所有后续调用都将立即返回。这种现象只出现一次——计数无法被重置。如果需要重置计数，请考虑使用 CyclicBarrier。1.1 CountDownLatch 的UML图1.2 C_java 计数器锁

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@toc

1. CountDownLatch

一个同步辅助类，在完成一组正在其他线程中执行的操作之前，它允许一个或多个线程一直等待。

用给定的计数 初始化 CountDownLatch。由于调用了 countDown() 方法，所以在当前计数到达零之前，await 方法会一直受阻塞。之后，会释放所有等待的线程，await 的所有后续调用都将立即返回。这种现象只出现一次——计数无法被重置。如果需要重置计数，请考虑使用 CyclicBarrier。

1.1 CountDownLatch 的UML图

1.2 CountDownLatch 的属性方法

2. CountDownLatch 构造

如果传入的值小于0，那么抛出异常。
否则，初始化内部的Sync

2.1 Sync 构造

CountDownLatch内部的Sync也是继承于AQS的。
Sync的构造，传入的值是初始化AQS的锁持有线程数量的。

3. await

CountDownLatch的await方法是等待通知，将当前线程阻塞，直到锁空闲。(或者说计数器倒数至0)
AQS的acquireSharedInterruptibly方法请看
Java基础–AQS原理
的5.6.4小节。

调用AQS的acquireSharedInterruptibly方法。
await方法响应中断，而且计数器锁是一个共享锁。
是共享锁，就需要AQS的子类Sync实现tryAcquireShared和tryReleaseShared方法。

在自旋中尝试获取共享锁，尝试获取共享锁，调用的是CountDownLatch的Sync实现的tryAcquireShared方法。

只有锁空闲，才允许等待竞争队列中的线程执行。
换句话说，当计数器倒数没到0时，线程需要等待计数器归0.

4. await(long,TimeUnit)

带有超时时间的等待，响应中断。

调用了AQS的tryAcquireSharedNanos方法。
AQS的tryAcquireSharedNanos方法请看
Java基础–AQS原理
的5.6.5小节。

带有超时的等待，也是调用CountDownLatch的Sync实现的tryAcquireShared方法的。

5. countDown

计数器锁值减1.

直接调用AQS的releaseShared方法。
AQS的releaseShared方法请看
Java基础–ReentrantReadWriterLock–重入读写锁
的2.1.5小节。

AQS的releaseShared方法会调用AQS子类实现的tryReleaseShard方法的。
也就是CountDownLatch的Sync实现的tryReleaseShared方法。

自旋将锁持有数量减1，也就是将计数器锁的值减1.
如果锁状态已经是0，表示现在已经无法继续减下去了。不过也不会抛出异常，因为countDown是没有返回值的。
如果锁状态不是0，那么将锁状态减1，最后返回锁是否空闲。
如果锁空闲，那么等待竞争队列中的线程都可以再次调用tryAcquireShared方法尝试获取锁。

此时锁空闲，锁状态为0，也就是，等待竞争队列中每一个线程都能获取锁。
请注意，CountDownLatch的计数器值为0之后，在无法恢复的。
CountDownLatch只能做减法。

6. getCount

获取当前计数器锁的值。即获取锁状态值。

CountDownLatch调用其内部的Sync的getCount方法。

CountDownLatch的Sync的getCount方法调用AQS的getState方法。

7. 示例

public class MyCountDownLatch {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个值为count的计数器锁
        int count = 10;
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(count);
        Runnable runnable = () -> {
            Thread thread = Thread.currentThread();
            System.out.print(thread.getName() + " start count down : " + countDownLatch.getCount() + " -> ");
            countDownLatch.countDown();
            System.out.println(countDownLatch.getCount() + " time is " + System.currentTimeMillis());
        };

        Runnable runnable1 = () -> {
            Thread thread = Thread.currentThread();
            System.out.println(thread.getName() + " await count down latch , time is " + System.currentTimeMillis());
            try {
                countDownLatch.await();
            } catch (InterruptedException e) {
                System.out.println("ie");
            }
            System.out.println(thread.getName() + " await count down latch end, time is " + System.currentTimeMillis());
        };

        for (int i = 0; i < count; i++) {
            new Thread(runnable1, "awaiter" + i).start();
        }
        for (int i = 0; i < count; i++) {
            new Thread(runnable, "countDown" + i).start();
        }
        System.out.println("main end");
    }

}

执行结果

开始后，await线程都被阻塞了，然后count down线程将计数器锁的值减小，直到为0.
此时await线程就都被唤醒继续执行了。

需要注意一点，在输出中 ->左边可能相等，但是右边一定不相等。
因为右边使用cas进行设置的，保证线程安全。