Java 之 CountDownLatch 原理篇

引言

CountDownLatch 就像游戏中的打BOOS，打BOOS之前有几道关卡，必须通过这几道关卡才能见到BOOS；
CountDownLatch 可以通过设置一个计数器，当计数器到0之前都会阻塞在 await 前面，通常是在多线程时，在子线程执行完后调用countDown进行倒数，待所有子线程执行完，计数器倒为0时再执行主线程 await 后面的逻辑；

测试程序

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

public class CountDownLatchTest {

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(1);
        System.out.println(countDownLatch.getCount());

        new Thread(() -> {
            try {
                Thread.sleep(3000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + countDownLatch.getCount());
            countDownLatch.countDown();
        }, "t1").start();

        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + countDownLatch.getCount());

        countDownLatch.await();
        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " " + countDownLatch.getCount());
    }
}

await 阻塞

既然 await 会使线程阻塞，那它又是如何实现阻塞的呢？

通过跟踪源码 countDownLatch.await(); 最终会调到 AbstractQueuedSynchronizer 类的 doAcquireSharedInterruptibly 方法；然后看到 parkAndCheckInterrupt() 这个方法的调用

parkAndCheckInterrupt() 方法中通过 LockSupport.park(this) 阻塞当前线程，调用park后当前线程状态会从RUNNABLE 变为 WAITING；

countDown

既然 CountDownLatch.await() 会阻塞，那又是如何进行唤醒呢？

如图可看出 CountDownLatch 并没有提供直接唤醒的方法；
既然 CountDownLatch 维护的是一个计数器，那应该是计数器减为0时进行唤醒；




通过跟踪源码 countDown()方法，最终会调 tryReleaseShared() 方法对计数器减1，当计数器减到0时，开始唤醒阻塞的主线程，最后调 LockSupport.unpark(s.thread); 进行唤醒。

总结

CountDownLatch 内部维护了一个 Sync 内部类来实现计数，Sync 实现了 AbstractQueuedSynchronizer 类，ReentrantLock 也是通过内部使用AbstractQueuedSynchronizer 来实现的锁机制；AbstractQueuedSynchronizer 内部使用了LockSupport.park() 和 LockSupport.unpark() 来实现线程的阻塞和唤醒；

CountDownLatch 实现原理：
CountDownLatch → AbstractQueuedSynchronizer → LockSupport