CountDownLatch源码解析

JDK的并发包中提供了几个非常有用的并发工具类。CountDownLatch、CyclicBarrier和Semaphore工具类提供了一种并发流程控制的手段。本文将介绍CountDownLatch(闭锁)的实现原理。在了解闭锁之前需要先了解AQS，因为CountDownLatch的实现需要依赖于AQS共享锁的实现机制，详细的源码分析参见AQS简介与源码剖析。

1、Demo示列

输出:

从上面的列子可以看出：CountDownLatch允许一个或多个线程等待其他线程完成操作，调用await()方法的线程会被挂起，它会等待直到count值为0才会继续执行。控制台输出count=0最后输出，这个时候就看cpu切换到哪个线程上执行了。

二：源码分析

构造函数

CountDownLatch仅仅提供了一个构造函数

Sync类的源码如下：CountDownLatch的实现依赖于AQS

await()方法

调用await()方法的线程会被挂起，它会等待直到count值为0才继续执行，一般由主线程调用。

这里需要解释下doAcquireSharedInterruptibly的主要作用：

1、将当前线程构造成共享模式的节点，通过自旋的方式尝试获取同步状态

2、如果获取同步状态成功，则唤醒后续处于共享模式的节点；如果没有获取到同步状态，则对调用shouldParkAfterFailedAcquire(Node, Node)和parkAndCheckInterrupt()方法挂起当前线程，这样可以避免该线程无限循环而获取不到共享锁，从而造成资源浪费。

这里需要注意的是：

当有多个线程调用await()方法时，这些线程都会通过addWaiter(Node.SHARED)方法被构造成节点加入到等待队列中。

当最后一个调用countDown()方法的线程执行了countDown()后(这里有点拗口)，会唤醒处于等待队列中距离头节点最近的一个节点，也就是说该线程被唤醒之后会继续自旋尝试获取同步状态，此时执行到tryAcquireShared(int)方法时，发现r大于0（因为state已经被置为0了），该线程就会调用setHeadAndPropagate(Node, int)方法将唤醒传递下去，并且退出当前循环，开始执行awat()方法之后的代码。

countDown()方法

countDown()方法用于使计数器减一也就是将由AQS维护的同步状态值state值减1，其一般是执行任务的线程调用。

调用countDown()释放同步状态，每次调用同步状态值-1

只有当在最后一个执行countDown()方法的线程时，才会进入在doReleaseShared()方法中，其大致的逻辑如下：

1、判断head节点不为空，且不为tail节点，说明等待队列中有等待唤醒的线程，在等待队列中，头节点中并没有保存正在等待的线程，其只是一个空的Node节点，真正等待的线程是从头节点的下一个节点开始排队等待的。

2、在判断等待队列中有正在等待的线程之后，将头节点的状态信息置为初始化状态，并且调用unparkSuccessor(Node)方法唤醒后继节点，使后续节点可以尝试去获取共享锁。unparkSuccessor(Node)这个方法在AQS简介与源码剖析有详细的解析感兴趣的可以瞅瞅。

3、如果头节点的waitStatus为0此时为初始状态，则将头节点节点的waitStatus设置为为-3，表示下一次同步状态的获取将会无条件的传播下去。

4、头节点没有被其他线程修改，则跳出循环。

总结

CountDownLatch还提供了超时等待机制，在特定时间后就不会再阻塞当前线程；不可能重新初始化或者修改CountDownLatch对象的内部计数器的值。一个线程调用countDown方法happen-before，另外一个线程调用await方法。

CountDownLatch底层实现依赖于AQS共享锁的实现机制，首先初始化计数器count，调用countDown()方法时，计数器count减1，当计数器count等于0时，会唤醒AQS等待队列中的线程。调用await()方法，线程会被挂起，它会等待直到count值为0才继续执行，否则会加入到等待队列中，等待被唤醒。

参考文章：

Doug Lea:《Java并发编程实战》

方腾飞、魏鹏、程晓明：《并发编程的艺术》

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