CountDownLatch（三）

CountDownLatch简介

（1）用于解决什么问题？

在并发编程的场景中，最常见的一个case是某个任务的执行，需要等到多个线程都执行完毕之后才可以进行，CountDownLatch可以很好解决这个问题。

（2）使用说明

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。

（3）CountDownLatch的常用方法

1.构造方法：

// 构造器，必须指定一个大于零的计数
public CountDownLatch(int count) {
    if (count < 0) throw new IllegalArgumentException("count < 0");
    // Sync 就是继承了一个AQS
    this.sync = new Sync(count);
}

2.await方法

// 线程阻塞，直到计数为0的时候唤醒；可以响应线程中断退出阻塞
public void await() throws InterruptedException {
    sync.acquireSharedInterruptibly(1);
}
// 线程阻塞一段时间，如果计数依然不是0，则返回false；否则返回true
public boolean await(long timeout, TimeUnit unit)
    throws InterruptedException {
    return sync.tryAcquireSharedNanos(1, unit.toNanos(timeout));
}

await内部实现流程:

1. 判断state计数是否为0，不是，则直接放过执行后面的代码；
2. 大于0，则表示需要阻塞等待计数为0；
3. 当前线程封装Node对象，进入阻塞队列；
4. 然后就是循环尝试获取锁，直到成功（即state为0）后出队，继续执行线程后续代码。

await是通过轮询state的状态来判断所有的任务是否都完成。

3.countDown方法

// 计数-1
public void countDown() {
    sync.releaseShared(1);
}

countDown内部实现流程:

1. 尝试释放锁tryReleaseShared，实现计数-1

• 若计数已经小于0，则直接返回false；
• 否则执行计数(AQS的state)减一；
• 若减完之后，state==0，表示没有线程占用锁，即释放成功，然后就需要唤醒被阻塞的线程了；

1. 释放并唤醒阻塞线程 doReleaseShared；

• 如果队列为空，即表示没有线程被阻塞（也就是说没有线程调用了 CountDownLatch#wait()方法），直接退出；
• 头结点如果为SIGNAL, 则依次唤醒头结点下个节点上关联的线程，并出队；

4.getCount方法

// 获取计数
public long getCount() {
    return sync.getCount();
}

（4）小例子：计算多个线程并发运行的时间。

public class TestCountDownLatch {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        long start = System.currentTimeMillis();
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(5);
        CountDownLatchThread countDownLatchThread = new CountDownLatchThread(countDownLatch);
        for (int i = 0; i < 5; i++){
            new Thread(countDownLatchThread).start();
        }
        // 主线程等待
        countDownLatch.await();
        long end = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("time : " + (end - start));
    }
}

class CountDownLatchThread implements Runnable{
    private CountDownLatch countDownLatch = null;
    public CountDownLatchThread(CountDownLatch countDownLatch){
        this.countDownLatch = countDownLatch;
    }
    @Override
    public void run() {
        synchronized (this){
            // 加入try确保countDownLatch.countDown()一定会执行
            try {
                for (int i = 0; i < 10; i++){
       System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " : " + i);
                } 
            }finally {
                countDownLatch.countDown();
            }  
        }
    }
}

参考文献

本片文章，主要整理自互联网，便于自己复习知识所用，以下为参考链接！

【1】Java并发学习之CountDownLatch实现原理及使用姿势

【2】CountDownLatch源码解析