浅谈java并发之计数器CountDownLatch

  • 2022-07-20 19:02:45

countdownlatch简介

countdownlatch顾名思义,count + down + latch = 计数 + 减 + 门闩(这么拆分也是便于记忆=_=) 可以理解这个东西就是个计数器,只能减不能加,同时它还有个门闩的作用,当计数器不为0时,门闩是锁着的;当计数器减到0时,门闩就打开了。

如果你感到懵比的话,可以类比考生考试交卷,考生交一份试卷,计数器就减一。直到考生都交了试卷(计数器为0),监考老师(一个或多个)才能离开考场。至于考生是否做完试卷,监考老师并不关注。只要都交了试卷,他就可以做接下来的工作了。

countdownlatch实现原理

下面从构造方法开始,一步步解释实现的原理:构造方法下面是实现的源码,非常简短,主要是创建了一个sync对象。

public countdownlatch(int count) {
if (count < 0) throw new illegalargumentexception("count < 0");
this.sync = new sync(count);
}

sync对象

private static final class sync extends abstractqueuedsynchronizer {
private static final long serialversionuid = 4982264981922014374l;
sync(int count) {
setstate(count);
}
int getcount() {
return getstate();
}
protected int tryacquireshared(int acquires) {
return (getstate() == 0) ? 1 : -1;
}
protected boolean tryreleaseshared(int releases) {
// decrement count; signal when transition to zero
for (;;) {
int c = getstate();
if (c == 0)
return false;
int nextc = c-1;
if (compareandsetstate(c, nextc))
return nextc == 0;
}
}
}

假设我们是这样创建的:new countdownlatch(5)。其实也就相当于new sync(5),相当于setstate(5)。setstate其实就是共享锁资源总数,我们可以暂时理解为设置一个计数器,当前计数器初始值为5。

tryacquireshared方法其实就是判断一下当前计数器的值,是否为0了,如果为0的话返回1(返回1的时候,就表示获取锁成功,awit()方法就不再阻塞)。

tryreleaseshared方法就是利用cas的方式,对计数器进行减一的操作,而我们实际上每次调用countdownlatch.countdown()方法的时候,最终都会调到这个方法,对计数器进行减一操作,一直减到0为止。

countdownlatch.await()

public void await() throws interruptedexception { 
sync.acquiresharedinterruptibly(1); 
}

代码很简单,就一句话(注意acquiresharedinterruptibly()方法是抽象类:abstractqueuedsynchronizer的一个方法,我们上面提到的sync继承了它),我们跟踪源码,继续往下看:

acquiresharedinterruptibly(int arg) 
public final void acquiresharedinterruptibly(int arg)
throws interruptedexception {
if (thread.interrupted())
throw new interruptedexception();
if (tryacquireshared(arg) < 0)
doacquiresharedinterruptibly(arg);
}

源码也是非常简单的,首先判断了一下,当前线程是否有被中断,如果没有的话,就调用tryacquireshared(int acquires)方法,判断一下当前线程是否还需要“阻塞”。其实这里调用的tryacquireshared方法,就是我们上面提到的java.util.concurrent.countdownlatch.sync.tryacquireshared(int)这个方法。

当然,在一开始我们没有调用过countdownlatch.countdown()方法时,这里tryacquireshared方法肯定是会返回-1的,因为会进入到doacquiresharedinterruptibly方法。 

doacquiresharedinterruptibly(int arg)

浅谈java并发之计数器CountDownLatch

countdown()方法

// 计数器减1
public void countdown() {
sync.releaseshared(1); 
}
//调用aqs的releaseshared方法
public final boolean releaseshared(int arg) {
if (tryreleaseshared(arg)) {//计数器减一
doreleaseshared();//唤醒后继结点,这个时候队列中可能只有调用过await()的线程节点,也可能队列为空
return true;
}
return false;
}

这个时候,我们应该对于countdownlatch.await()方法是怎么“阻塞”当前线程的,已经非常明白了。其实说白了,就是当你调用了countdownlatch.await()方法后,你当前线程就会进入了一个死循环当中,在这个死循环里面,会不断的进行判断,通过调用tryacquireshared方法,不断判断我们上面说的那个计数器,看看它的值是否为0了(为0的时候,其实就是我们调用了足够多 countdownlatch.countdown()方法的时候),如果是为0的话,tryacquireshared就会返回1,代码也会进入到图中的红框部分,然后跳出了循环,也就不再“阻塞”当前线程了。

需要注意的是,说是在不停的循环,其实也并非在不停的执行for循环里面的内容,因为在后面调用parkandcheckinterrupt()方法时,在这个方法里面是会调用 locksupport.park(this);来挂起当前线程。

countdownlatch 使用的注意点:

1、只有当count为0时,await之后的程序才够执行。

2、countdown必须写在finally中,防止发生异程常时,导致程序死锁。

使用场景:

比如对于马拉松比赛,进行排名计算,参赛者的排名,肯定是跑完比赛之后,进行计算得出的,翻译成java识别的预发,就是n个线程执行操作,主线程等到n个子线程执行完毕之后,在继续往下执行。

public static void testcountdownlatch(){
int threadcount = 10;
final countdownlatch latch = new countdownlatch(threadcount);
for(int i=0; i< threadcount; i++){
new thread(new runnable() {
@override
public void run() {
system.out.println("线程" + thread.currentthread().getid() + "开始出发");
try {
thread.sleep(1000);
system.out.println("线程" + thread.currentthread().getid() + "已到达终点");
} catch (interruptedexception e) {
e.printstacktrace();
} fianlly {
latch.countdown();
}
}
}).start();
}
try {
latch.await();
} catch (interruptedexception e) {
e.printstacktrace();
}
system.out.println("10个线程已经执行完毕!开始计算排名");
}

结果:

线程10开始出发
线程13开始出发
线程12开始出发
线程11开始出发
线程14开始出发
线程15开始出发
线程16开始出发
线程17开始出发
线程18开始出发
线程19开始出发
线程14已到达终点
线程15已到达终点
线程13已到达终点
线程12已到达终点
线程10已到达终点
线程11已到达终点
线程16已到达终点
线程17已到达终点
线程18已到达终点
线程19已到达终点
10个线程已经执行完毕!开始计算排名

以上就是本文的全部内容,希望对大家的学习有所帮助,也希望大家多多支持。

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