Java闭锁—CountDownLatch_JAVA_编程开发_程序员俱乐部

class="MsoNormal">CountDownLatch，它可以阻塞一个或多个线程，以等待另一组事件的发生后，继续执行被阻塞的一个或多个线程。CountDownLatch的两个核心方法：调用await方法阻塞一个或多个线程；调用countDown方法，执行一组事件，每调用一次对“资源”数减1，当剩余“资源”数为0时，被阻塞的一个或多个线程同时被唤醒。这其实就是AQS的共享方式实现，在分析CountDownLatch实现原理之前，先来简单看看CountDownLatch的使用。

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这有点类似游戏里组队玩游戏，假设游戏需要10个人，每个人加入游戏时都会被阻塞在开始界面，只有等人满后才能点击开始游戏。模拟代码如下：

1. ???
2. /**?
3. ?*?Created?by?gantianxing?on?2018/1/3.?
4. ?*/??
5. public?class?CountDownLatchTest?{??
6. ???
7. ????public?static?void?main(String[]?args)?throws?InterruptedException?{??
8. ????????ExecutorService?executorService?=?Executors.newFixedThreadPool(10);??
9. ????????CountDownLatch?playersCounter?=?new?CountDownLatch(10);??
10. ????????for?(int?i=0;i<10;i++){??
11. ????????????executorService.submit(new?Thread(new?Player(playersCounter,i+"")));??
12. ????????}??
13. ???
14. ????????System.out.println("等待玩家加入游戏");??
15. ????????//这里只模拟了一个线程阻塞，可以多线程调用await()阻塞??
16. ????????playersCounter.await();??
17. ????????System.out.println("游戏开始");??
18. ???
19. ????????executorService.shutdown();//关闭线程池??
20. ????????System.out.println("游戏结束");??
21. ????}??
22. }??
23. ???
24. //多线程操作线程不安全容器?ThreadSafe.datas??
25. class?Player?implements?Runnable{??
26. ????private?CountDownLatch?playersCounter;??
27. ????private?String?name;??
28. ???
29. ????public?Player(CountDownLatch?playersCounter,String?name)?{??
30. ????????this.playersCounter?=?playersCounter;??
31. ????????this.name?=?name;??
32. ????}??
33. ???
34. ????@Override??
35. ????public?void?run()?{??
36. ????????System.out.println("玩家："+name+"加入游戏");??
37. ????????playersCounter.countDown();//对剩余的游戏坑位减1??
38. ????}??
39. }??
40. ???

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执行上述main方法，可以发现只有等10个玩家都准备就绪后，游戏才能开始。可以发现使用CountDownLatch很简单，但我们不能仅仅停留在如何使用上，还应该更进一步了解其内部原理，以便再必要的时候创建自己的同步器。

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CountDownLatch实现原理解析

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在已经全面理解了AQS的前提下（见前一篇文章），再来看CountDownLatch内部实现，你会觉得非常简单。其内部核心实现就是，定义了一个实现了AQS的内部类Sync，AQS的公共资源状态字段state的值，就是初始化CountDownLatch(int count)的count值；调用CountDownLatch的await方法，会判断state的值是否变为0，如果不为0就阻塞该线程；调用CountDownLatch的countDown方法，没调用一次会对state减1，直到为0时，唤醒所有被阻塞的线程。

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首先来看下内部类Sync的实现，AQS预留给子类实现的方法分为两类：排它和共享，排它 获取和释放方法分别为tryAcquir和tryRelease；共享 获取和释放方法分别为tryAcquireShared和tryReleaseShared。如果把CountDownLatch理解为锁的话，它属于共享锁的一种，因为所有阻塞的线程共享同一个开关，所以在CountDownLatch中Sync对AQS的实现，应该是共享实现，也就是说实现了tryAcquireShared和tryReleaseShared方法。我们来看下源码：

1. private?static?final?class?Sync?extends?AbstractQueuedSynchronizer?{??
2. ????private?static?final?long?serialVersionUID?=?4982264981922014374L;??
3. ???
4. ????Sync(int?count)?{??
5. ????????setState(count);//设置AQS的队列状态state字段??
6. ????}??
7. ???
8. ????int?getCount()?{??
9. ????????return?getState();??
10. ????}??
11. ???
12. ????protected?int?tryAcquireShared(int?acquires)?{??
13. ??????????????//判断AQS的队列状态state值是否变为0，如果不为0，阻塞该线程??
14. ????????return?(getState()?==?0)???1?:?-1;??
15. ????}??
16. ???
17. ????protected?boolean?tryReleaseShared(int?releases)?{??
18. ????????//?Decrement?count;?signal?when?transition?to?zero??
19. ????????for?(;;)?{??
20. ????????????int?c?=?getState();??
21. ????????????if?(c?==?0)??
22. ????????????????return?false;??
23. ??????????????????????//尝试对state字段减1??
24. ????????????int?nextc?=?c-1;??
25. ????????????if?(compareAndSetState(c,?nextc))//CAS原子修改state值??
26. ????????????????return?nextc?==?0;??
27. ????????}??
28. ????}??
29. }??

主要的方法就是构造方法Sync(int count)、获取资源方法tryAcquireShared(int acquires)、释放资源方法tryReleaseShared(int releases)。这三个方法分别会被CountDownLatch调用：

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CountDownLatch构造方法

CountDownLatch的构造方法会调用Sync的构造方法Sync(int count)，为AQS的state赋值；

1. public?CountDownLatch(int?count)?{??
2. ????????if?(count?<?0)?throw?new?IllegalArgumentException("count?<?0");??
3. ????????this.sync?=?new?Sync(count);//?调用Sync的构造方法Sync(int?count)??
4. ????}??
5. ???

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CountDownLatch的await方法

CountDownLatch的await方法会调用Sync的tryAcquireShared方法，尝试获取锁，如果获取不到就阻塞；

1. public?void?await()?throws?InterruptedException?{??
2. ????????//AQS的acquireSharedInterruptibly方法内部会调用tryAcquireShared方法??
3. ????????sync.acquireSharedInterruptibly(1);??
4. ????}??
5. ???

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CountDownLatch的countDown方法

CountDownLatch的countDown方法会调用Sync的tryReleaseShared方法释放资源，当state值变为0时，唤醒所有被阻塞的线程。

1. public?void?countDown()?{??
2. ????????sync.releaseShared(1);//没调用一次，就会对AQS的state字段减1??
3. }??
4. ???

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另外CountDownLatch的await方法还有延迟版本：

1. public?boolean?await(long?timeout,?TimeUnit?unit)??
2. ????????throws?InterruptedException?{??
3. ????????return?sync.tryAcquireSharedNanos(1,?unit.toNanos(timeout));??
4. }??

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对应CountDownLatch的两个await方法，也许你已经注意到了 它们都会抛出InterruptedException异常，说明CountDownLatch实现的闭锁是可中断锁，调用线程的interrupt方法，可以中断阻塞的线程。

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总结

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简单的总结CountDownLatch闭锁就是：它实现了一个“共享锁”，可以阻塞一个或多个线程，以等待另一组事件的发生后，继续执行被阻塞的一个或多个线程。其核心实现就是基于AQS，另外CountDownLatch闭锁是“可中断锁”。

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http://moon-walker.iteye.com/blog/2406502