并发工具CountDownLatch源码分析

　　countdownlatch的作用类似于thread.join()方法，但比join()更加灵活。它可以等待多个线程（取决于实例化时声明的数量）都达到预期状态或者完成工作以后，通知其他正在等待的线程继续执行。简单的说，thread.join()是等待具体的一个线程执行完毕，countdownlatch等待多个线程。

　　如果需要统计4个文件中的内容行数，可以用4个线程分别执行，然后用一个线程等待统计结果，最后执行数据汇总。这样场景就适合使用countdownlatch。

　　本篇从countdownlatch的源码分析它的原理机制。再给出一个简单的使用案例。

　　

　　首先认识一下countdownlatch中的内部类：

private static final class sync extends abstractqueuedsynchronizer {
        private static final long serialversionuid = 4982264981922014374l;

        sync(int count) {
            setstate(count);   // 更新aqs中的state
        }

        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;
            }
        }
    }

　　其实countdownlatch的机制和reentrantlock有点像，都是利用aqs（abstractqueuedsynchronizer）来实现的。countdownlatch的内部类sync继承aqs，重写了tryacquireshared()方法和tryreleaseshared()方法。这里的重点是countdownlatch的构造函数需要传入一个int值count，就是等待的线程数。这个count被sync用来直接更新为aqs中的state。

　　

1、await()等待方法

//countdownlatch
public void await() throws interruptedexception {
        sync.acquiresharedinterruptibly(1);
    }
//aqs
public final void acquiresharedinterruptibly(int arg)
            throws interruptedexception {
        if (thread.interrupted())
            throw new interruptedexception();
        if (tryacquireshared(arg) < 0)            // 1
            doacquiresharedinterruptibly(arg);    // 2　　
    }
//sync
protected int tryacquireshared(int acquires) {
            return (getstate() == 0) ? 1 : -1;
        }
//aqs
private void doacquiresharedinterruptibly(int arg)
        throws interruptedexception {
        final node node = addwaiter(node.shared);
        boolean failed = true;
        try {
            for (;;) {
                final node p = node.predecessor();
                if (p == head) {
                    int r = tryacquireshared(arg);
                    if (r >= 0) {
                        setheadandpropagate(node, r);
                        p.next = null; // help gc
                        failed = false;
                        return;
                    }
                }
                if (shouldparkafterfailedacquire(p, node) &&
                    parkandcheckinterrupt())
                    throw new interruptedexception();
            }
        } finally {
            if (failed)
                cancelacquire(node);
        }
    }

1. 调用aqs中的tryacquireshared()方法时，sync重写了tryacquireshared()方法，获取state，判断state是否为0。
2. 如果不为0，调用doacquiresharedinterruptibly()方法，将线程加入队列，挂起线程。

2、countdown()

public void countdown() {
        sync.releaseshared(1);
    }
//aqs
public final boolean releaseshared(int arg) {
        if (tryreleaseshared(arg)) {
            doreleaseshared();
            return true;
        }
        return false;
    }
//sync
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;
            }
        }

　　重点也是在于sync重写的tryreleaseshared()方法。利用cas算法将state减1。如果state减到0，说明所有工作线程都执行完毕，那么就唤醒等待队列中的线程。

使用示例：

public class countdownlatchtest {
    private static countdownlatch countdownlatch = new countdownlatch(3);
    private static threadpoolexecutor threadpool = new threadpoolexecutor(5, 5,
            0l, timeunit.milliseconds,
            new linkedblockingqueue<runnable>(10));
    
    public static void main(string[] args) {
        //等待线程
        for (int i = 0; i < 2; i++) {
            string threadname = "等待线程 " + i;
            threadpool.execute(new runnable() {
                
                @override
                public void run() {
                    try {
                        system.out.println(threadname + " 正在等待...");
                        //等待
                        countdownlatch.await();
                        system.out.println(threadname + " 结束等待...");
                    } catch (interruptedexception e) {
                        e.printstacktrace();
                    }
                }
            });
        }
        //工作线程
        for (int i = 2; i < 5; i++) {
            string threadname = "工作线程 " + i;
            threadpool.execute(new runnable() {
                
                @override
                public void run() {
                    try {
                        system.out.println(threadname + " 进入...");
                        //沉睡1秒
                        timeunit.milliseconds.sleep(1000);
                        system.out.println(threadname + " 完成...");
                        //通知
                        countdownlatch.countdown();
                    } catch (interruptedexception e) {
                        e.printstacktrace();
                    }
                }
            });
        }
        
        threadpool.shutdown();
    }
}

 

　　执行结果为：

等待线程 1 正在等待...
等待线程 0 正在等待...
工作线程 2 进入...
工作线程 3 进入...
工作线程 4 进入...
工作线程 3 完成...
工作线程 2 完成...
工作线程 4 完成...
等待线程 0 结束等待...
等待线程 1 结束等待...

　　从结果也能看到，等待线程先执行，调用countdownlatch.await()方法开始等待。每个工作线程工作完成以后，都调用countdownlatch.countdown()方法，告知自己的任务完成。countdownlatch初始参数为3，所以3个工作线程都告知自己结束以后，等待线程才开始工作。