Java併發程式設計系列 CountDownLatch

countdownlatch簡介

countdownlatch是基於aqs實現的乙個執行緒同步工具，也稱為閉鎖。它的作用是讓乙個或者多個執行緒等待某個事件的發生。簡單的理解為countdownlatch有乙個正數計數器，countdown方法對計數器做減操作，await方法等待計數器達到0。所有await的執行緒都會阻塞直到計數器為0或者等待執行緒中斷或者超時。

countdownlatch唯一的構造方法countdownlatch(int count)，當在閉鎖上呼叫countdown()方法時，閉鎖的計數器將減1，當閉鎖計數器為0時，閉鎖將開啟，所有等待的執行緒將通過閉鎖開始執行。

下面例子是讓兩個執行緒等待另外兩個執行緒。

public
class
work
implements
runnable
public
void
run(
)catch
(interruptedexception e)
system.out.
println
(this
.name +
" done!");
this
.downlatch.
countdown()
;}public
static
void
main
(string[
] args)
throws interruptedexception 
catch
(interruptedexception e)
system.out.
println
("waiting over!");
}).start()
;        latch.
await()
;        system.out.
println
("all done");
}}

實現原理

下面分析countdownlatch的實現原理，先從它的構造方法入手。

public
countdownlatch
(int count)

sync繼承了aqs，aqs中的state在這裡表示計數值得大小，即等待幾個執行緒的意思。

private
static
final
class
sync
extends
abstractqueuedsynchronizer
intgetcount()
}

await

在前面的例子中，我們知道了 await 的作用是等待計數器減為0，否則一直阻塞，直到超時或者中斷。這裡我們分析無參的方法。

public
void
await()
throws interruptedexception 
// aqs
public
final
void
acquiresharedinterruptibly
(int arg)
throws interruptedexception 
protected
inttryacquireshared
(int acquires)

如果執行緒已經中斷，則丟擲異常，否則，去獲取鎖，也就是判斷state（計數器）是否為0。如果不為0，那麼進入doacquiresharedinterruptibly方法去掛起執行緒。

private
void
doacquiresharedinterruptibly
(int arg)
throws interruptedexception }if
(shouldparkafte***iledacquire
(p, node)
&&parkandcheckinterrupt()
)throw
newinterruptedexception()
;}}finally
}

這段**和我們在aqs中分析acquirequeued方法邏輯基本是一樣的，多了一步建立node節點，並且node是定義成共享的node.shared，並且加入到同步佇列中。被喚醒後重新嘗試獲取鎖，不只設定自己為head，還需要通知其他等待的執行緒。嘗試去獲取鎖，如果返回值大於0，表示獲取成功，則去喚醒後面的節點。

private
void
setheadandpropagate
(node node,
int propagate)
}

sethead設定頭節點後，取出下乙個節點，如果也是共享型別，進行doreleaseshared釋放操作。下個節點被喚醒後，重複上面的步驟，達到共享狀態向後傳播。

countdown

countdown是釋放鎖的過程，releaseshared在aqs中實現，tryreleaseshared是由countdownlatch內部類sync實現。

public
void
countdown()
public
final
boolean
releaseshared
(int arg)
return
false
;}

嘗試釋放鎖，如果完全釋放通知喚醒佇列中的執行緒，完全釋放指的是state減為0，同步佇列中儲存的是呼叫了await方法的執行緒。

private
void
doreleaseshared()
else
if(ws ==0&&
!compareandsetwaitstatus
(h,0
, node.propagate)
)continue
;// loop on failed cas}if
(h == head)
// loop if head changed
break;}
}

如果頭結點的狀態為signal，通過cas置位0，並呼叫unparksuccessor喚醒下個節點。被喚醒的節點狀態會重置成0，在下一次迴圈中被設定成propagate狀態，代表狀態要向後傳播。此方法的出口只有乙個，即 h == head條件，當同步佇列中沒有可以喚醒的節點時，此條件成立。

private
void
unparksuccessor
(node node)
if(s != null)
locksupport.
unpark
(s.thread)
;}

這裡需要注意在aqs中，我們分析到head節點是持有鎖的執行緒，在此處，head節點是沒有執行緒與它對應，head節點後面的都是阻塞執行緒。unparksuccessor方法的作用是尋找下乙個可用節點(status<0),將它的狀態置位0，並且喚醒。

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