9、深入理解AQS之闭锁CountDownLatch

本文主要是介绍9、深入理解AQS之闭锁CountDownLatch，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

深入理解AQS之闭锁CountDownLatch

CountDownLatch介绍
CountDownLatch源码分析
- 构造函数
- Sync-队列同步器
- await()-阻塞等待
- countDown()-释放锁资源
- 总结

CountDownLatch介绍

CountDownLatch让一个或多个线程等待其他线程执行完成后再执行。在创建CountDownLatch对象时，必须指定线程数count，每当一个线程执行完成调用countDown()方法，线程数count减1，当count减到0时，await()方法就不再阻塞。

CountDownLatch概述图

CountDownLatch源码分析

CountDownLatch详情如下：

CountDownLatch详情

构造函数

CountDownLatch没有无参构造函数，在有参构造函数中初始化了sync属性。


public CountDownLatch(int count) {// count 合法校验if (count < 0) throw new IllegalArgumentException("count < 0");// 初始化sync属性this.sync = new Sync(count);
}

Sync-队列同步器


// 抽象队列同步器
private static final class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {private static final long serialVersionUID = 4982264981922014374L;// 将 count 赋值给 AQS 的 state 属性Sync(int count) {setState(count);}// 获取 AQS 的 state 属性int getCount() {return getState();}// 判断所有线程是否都执行完成， 1 -> 全部执行完成；-1 -> 仍有线程在执行protected int tryAcquireShared(int acquires) {return (getState() == 0) ? 1 : -1;}// 释放锁protected boolean tryReleaseShared(int releases) {// 自旋for (;;) {// 获取 AQS 的 stateint c = getState();// 锁资源已经释放完毕，再次进入，直接返回false，什么也不做if (c == 0)return false;//  state - 1int nextc = c-1;// CAS 赋值操作if (compareAndSetState(c, nextc))// 最后一个线程执行完，state = 0 ，返回true。// countDown() 唤醒等待队列中的其他挂起线程return nextc == 0;}}
}

await()-阻塞等待

CountDownLatch#await()，详情如下：

// AQS的state属性不为0， 阻塞public void await() throws InterruptedException {// 调用AQS提供的获取共享锁并允许中断的方法sync.acquireSharedInterruptibly(1);}

AbstractQueuedSynchronizer#acquireSharedInterruptibly()，详情如下：


// 获取共享锁，并允许其中断
public final void acquireSharedInterruptibly(int arg) throws InterruptedException {// 线程中断，抛出异常if (Thread.interrupted())throw new InterruptedException();// 获取共享锁，由CountDownLatch实现if (tryAcquireShared(arg) < 0)// state > 0，说明有线程在持有锁资源，将当前线程添加到AQS等待队列中doAcquireSharedInterruptibly(arg);
}

CountDownLatch#Sync#tryAcquireShared()，详情如下：


// 获取共享锁protected int tryAcquireShared(int acquires) {// 线程全部执行完成，返回 1；未全部执行完成，返回-1return (getState() == 0) ? 1 : -1;}

AbstractQueuedSynchronizer#acquireSharedInterruptibly()，详情如下：


// 将当前线程添加到AQS等待队列中
private void doAcquireSharedInterruptibly(int arg) throws InterruptedException {// 当前线程封装成Node，添加到AQS等待队列中final Node node = addWaiter(Node.SHARED);boolean failed = true;try {// 自旋for (;;) {// 获取当前线程节点的前驱节点final Node p = node.predecessor();// 前驱节点为等待队列头节点if (p == head) {// 调用 CountDownLatch 实现的方法int r = tryAcquireShared(arg);// 返回值为1，表示 state 为 0 ，所有线程都释放了锁，无其他线程持有锁资源if (r >= 0) {// state = 0，将当前线程和后面所有排队的线程都唤醒。setHeadAndPropagate(node, r);p.next = null;failed = false;return;}}// *** 线程在此处被挂起，待所有线程释放锁资源后，即state = 0 ，线程被唤醒，再继续往下执行// 挂起获取锁资源失败的线程，并且挂起的线程被中断，抛出InterruptedException异常if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&parkAndCheckInterrupt())throw new InterruptedException();}} finally {if (failed)cancelAcquire(node);}
}

countDown()-释放锁资源

CountDownLatch#countDown()，详情如下：


// countDown方法, 实际上调用了AQS的释放共享锁操作
2 public void countDown() {
3     sync.releaseShared(1);
4 }

AbstractQueuedSynchronizer#releaseShared()，详情如下：


// AQS提供的释放共享锁方法，CountDownLatch实现了 tryReleaseShared 方法
public final boolean releaseShared(int arg) {// 尝试释放锁资源if (tryReleaseShared(arg)) {// 没有线程持有锁资源，唤醒等待队列中的其他挂起线程doReleaseShared();return true;}return false;
}

CountDownLatch#Sync#tryReleaseShared()，详情如下：


protected boolean tryReleaseShared(int releases) {// 自旋for (;;) {// 获取当前持有锁资源的线程数int c = getState();// state已为0，返回false，那么再次执行countDown，什么事情也不做if (c == 0)return false;// count - 1int nextc = c-1;// CAS 完成赋值操作if (compareAndSetState(c, nextc))// 没有线程持有锁资源，返回truereturn nextc == 0;}
}

AbstractQueuedSynchronizer#doReleaseShared()，详情如下：


// 没有线程持有锁资源的处理
private void doReleaseShared() {// 自旋for (;;) {// 获取等待队列的头节点Node h = head;// 等待队列中有挂起线程待唤醒if (h != null && h != tail) {int ws = h.waitStatus;// 线程待唤醒if (ws == Node.SIGNAL) {if (!compareAndSetWaitStatus(h, Node.SIGNAL, 0))continue;// 唤醒线程unparkSuccessor(h);}// CAS失败else if (ws == 0 &&!compareAndSetWaitStatus(h, 0, Node.PROPAGATE))continue;}// 等待队列头节点被改变，结束循环if (h == head)break;}
}