CountDownLatch源码解析

CountDownLatch 允许一个或多个线程等待其他线程完成操作。

使用示例

public class CountDownLatchTest {

    public static void main(String[] args) {
        final CountDownLatch latch = new CountDownLatch(2);
        System.out.println("主线程开始执行…… ……");
        //第一个子线程执行
        ExecutorService es1 = Executors.newSingleThreadExecutor();
        es1.execute(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    Thread.sleep(3000);
                    System.out.println("子线程："+Thread.currentThread().getName()+"执行");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                latch.countDown();
            }
        });
        es1.shutdown();

        //第二个子线程执行
        ExecutorService es2 = Executors.newSingleThreadExecutor();
        es2.execute(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    Thread.sleep(3000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println("子线程："+Thread.currentThread().getName()+"执行");
                latch.countDown();
            }
        });
        es2.shutdown();
        System.out.println("等待两个线程执行完毕…… ……");
        try {
            latch.await();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("两个子线程都执行完毕，继续执行主线程");
    }
}

下面来看他的源码

重要内部类

	/* **
     * 继承了AQS的类，用于负责CountDownLatch的同步事件
     */
    private static final class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
        private static final long serialVersionUID = 4982264981922014374L;

        //设定我们的state，
        Sync(int count) {
            setState(count);
        }

        //获取我们的state
        int getCount() {
            return getState();
        }
		
		//在我们调用await的时候会调用这个方法，重要
        protected int tryAcquireShared(int acquires) {
            return (getState() == 0) ? 1 : -1;
        }
		
		//在我们调用countdown的时候会调用这个方法
        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;
            }
        }
    }

重要属性

	//包含一个Sync，用于实现同步事件
    private final Sync sync;

构造函数

	//构造函数，会初始化一个Sync
    public CountDownLatch(int count) {
        if (count < 0) throw new IllegalArgumentException("count < 0");
        this.sync = new Sync(count);
    }

重要方法

await()：用于等待其他线程执行完成

	/* **
     * 用于等待到count变为0
     * 如果当前count大于0,当前线程将会wait,直到count等于0或者中断。
     * PS：当count等于0的时候，
     * 再去调用await()，线程将不会阻塞，而是立即运行
     */
    public void await() throws InterruptedException {
        sync.acquireSharedInterruptibly(1);
    }

	//AQS的方法
	public final void acquireSharedInterruptibly(int arg)
            throws InterruptedException {
        //如果线程被中断了，抛出异常
        if (Thread.interrupted())
            throw new InterruptedException();

        //尝试去获取n个资源，小于0获取失败
        //为0就不需要加入到阻塞队列
        if (tryAcquireShared(arg) < 0)
            doAcquireSharedInterruptibly(arg);
    }

	//Sync的方法
	protected int tryAcquireShared(int acquires) {
            return (getState() == 0) ? 1 : -1;
    }

	//AQS的方法
	private void doAcquireSharedInterruptibly(int arg)
            throws InterruptedException {

        //将该线程加入到等待队列，同时是共享模式
        final Node node = addWaiter(Node.SHARED);
        boolean failed = true;
        try {
            for (;;) {
                //得到前驱节点
                final Node p = node.predecessor();
                //如果前驱节点是头节点
                if (p == head) {
                    //尝试去获取资源
                    int r = tryAcquireShared(arg);
                    //如果getState为0，说明count为0，等待的线程可以执行了
                    if (r >= 0) {
                        //设置头
                        setHeadAndPropagate(node, r);
                        p.next = null; // help GC
                        failed = false;
                        return;
                    }
                }
                //如果不是头，就会将线程挂起
                if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
                        parkAndCheckInterrupt())
                    throw new InterruptedException();
            }
        } finally {
            if (failed)
                cancelAcquire(node);
        }
    }

从上面可以看出我们的countDownLatch.await()的步骤

• 调用Sync.acquireSharedInterrupt()方法
• 判断我们的state是不是已经是0了
• 是的话就不需要加入到同步队列
• state不是0，需要作为共享节点加入到同步队列，同时进行阻塞，直到被唤醒

下面是countdown()方法

	/* **
     * 递减锁存器的计数，如果计数到达零，则释放所有等待的线程
     * 会通过CAS来进行修改state的值
     */
    public void countDown() {
        sync.releaseShared(1);
    }


	public final boolean releaseShared(int arg) {
        //尝试释放共享锁
        if (tryReleaseShared(arg)) {
            //释放共享锁
            doReleaseShared();
            //state==0，所以从队列里面一个接一个的退出
            return true;
        }
        return false;
    }


	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;
            }
    }

	private void doReleaseShared() {
        for (;;) {
            AbstractQueuedSynchronizer.Node h = head;
            if (h != null && h != tail) {
                int ws = h.waitStatus;
                if (ws == AbstractQueuedSynchronizer.Node.SIGNAL) {
                    if (!compareAndSetWaitStatus(h, AbstractQueuedSynchronizer.Node.SIGNAL, 0))
                        continue;            // loop to recheck cases
                    unparkSuccessor(h);
                }
                else if (ws == 0 &&
                        !compareAndSetWaitStatus(h, 0, AbstractQueuedSynchronizer.Node.PROPAGATE))
                    continue;                // loop on failed CAS
            }
            if (h == head)                   // loop if head changed
                break;
        }
    }

countdown()的主要逻辑就是

• 调用Sync.releaseShared()方法
• 尝试释放共享锁，在这里会进行自旋，同时判断state是不是等于0，同时CAS我们的state，如果是自己CAS为了0，就需要自己去释放所有的节点，唤醒节点，否则返回false，由其他线程负责
• 释放共享锁，进行自旋然后一个一个的唤醒我们的节点