CountDownLatch
- CountDownLatch是一个同步辅助类，在完成一组正在其他线程中执行的操作之前，它允许一个或多个线程一直等待
- CountDownLatch函数列表
CountDownLatch(int count)
构造一个用给定计数初始化的 CountDownLatch。
// 使当前线程在锁存器倒计数至零之前一直等待，除非线程被中断。
void await()
// 使当前线程在锁存器倒计数至零之前一直等待，除非线程被中断或超出了指定的等待时间。
boolean await(long timeout, TimeUnit unit)
// 递减锁存器的计数，如果计数到达零，则释放所有等待的线程。
void countDown()
// 返回当前计数。
long getCount()
// 返回标识此锁存器及其状态的字符串。
String toString()
- CountDownLatch的数据结构很简单，它是通过"共享锁"实现的。它包含了sync对象，sync是Sync类型。Sync是实例类，它继承于AQS
- CountDownLatch是通过“共享锁”实现的。下面，我们分析CountDownLatch中3个核心函数: CountDownLatch(int count), await(), countDown()。
CountDownLatch(int count)
public CountDownLatch(int count) {
if (count < 0) throw new IllegalArgumentException("count < 0");
this.sync = new Sync(count);
}
说明：该函数是创建一个Sync对象，而Sync是继承于AQS类。Sync构造函数如下：
Sync(int count) {
setState(count);
}
setState()在AQS中实现，源码如下：
protected final void setState(long newState) {
state = newState;
}
说明：在AQS中，state是一个private volatile long类型的对象。对于CountDownLatch而言，state表示的”锁计数器“。CountDownLatch中的getCount()最终是调用AQS中的getState()，返回的state对象，即”锁计数器“。
await()
public void await() throws InterruptedException {
sync.acquireSharedInterruptibly(1);
}
说明：该函数实际上是调用的AQS的acquireSharedInterruptibly(1);
AQS中的acquireSharedInterruptibly()的源码如下：
public final void acquireSharedInterruptibly(long arg)
throws InterruptedException {
if (Thread.interrupted())
throw new InterruptedException();
if (tryAcquireShared(arg) < 0)
doAcquireSharedInterruptibly(arg);
}
说明：acquireSharedInterruptibly()的作用是获取共享锁。
如果当前线程是中断状态，则抛出异常InterruptedException。否则，调用tryAcquireShared(arg)尝试获取共享锁；尝试成功则返回，否则就调用doAcquireSharedInterruptibly()。doAcquireSharedInterruptibly()会使当前线程一直等待，直到当前线程获取到共享锁(或被中断)才返回。
tryAcquireShared()在CountDownLatch.java中被重写，它的源码如下：
protected int tryAcquireShared(int acquires) {
return (getState() == 0) ? 1 : -1;
}
说明：tryAcquireShared()的作用是尝试获取共享锁。
如果"锁计数器=0"，即锁是可获取状态，则返回1；否则，锁是不可获取状态，则返回-1。
private void doAcquireSharedInterruptibly(long arg)
throws InterruptedException {
// 创建"当前线程"的Node节点，且Node中记录的锁是"共享锁"类型；并将该节点添加到CLH队列末尾。
final Node node = addWaiter(Node.SHARED);
boolean failed = true;
try {
for (;;) {
// 获取上一个节点。
// 如果上一节点是CLH队列的表头，则"尝试获取共享锁"。
final Node p = node.predecessor();
if (p == head) {
long r = tryAcquireShared(arg);
if (r >= 0) {
setHeadAndPropagate(node, r);
p.next = null; // help GC
failed = false;
return;
}
}
// (上一节点不是CLH队列的表头) 当前线程一直等待，直到获取到共享锁。
// 如果线程在等待过程中被中断过，则再次中断该线程(还原之前的中断状态)。
if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
parkAndCheckInterrupt())
throw new InterruptedException();
}
} finally {
if (failed)
cancelAcquire(node);
}
}
说明：
- addWaiter(Node.SHARED)的作用是，创建”当前线程“的Node节点，且Node中记录的锁的类型是”共享锁“(Node.SHARED)；并将该节点添加到CLH队列末尾。
- node.predecessor()的作用是，获取上一个节点。如果上一节点是CLH队列的表头，则”尝试获取共享锁“。
- shouldParkAfterFailedAcquire()的作用和它的名称一样，如果在尝试获取锁失败之后，线程应该等待，则返回true；否则，返回false。
- 当shouldParkAfterFailedAcquire()返回ture时，则调用parkAndCheckInterrupt()，当前线程会进入等待状态，直到获取到共享锁才继续运行。
countDown()
public void countDown() {
sync.releaseShared(1);
}
说明：该函数实际上调用releaseShared(1)释放共享锁。
releaseShared()在AQS中实现，源码如下：
public final boolean releaseShared(int arg) {
if (tryReleaseShared(arg)) {
doReleaseShared();
return true;
}
return false;
}
说明：releaseShared()的目的是让当前线程释放它所持有的共享锁。
它首先会通过tryReleaseShared()去尝试释放共享锁。尝试成功，则直接返回；尝试失败，则通过doReleaseShared()去释放共享锁。
tryReleaseShared()在CountDownLatch.java中被重写，源码如下：
protected boolean tryReleaseShared(int releases) {
// Decrement count; signal when transition to zero
for (;;) {
// 获取“锁计数器”的状态
int c = getState();
if (c == 0)
return false;
// “锁计数器”-1
int nextc = c-1;
// 通过CAS函数进行赋值。
if (compareAndSetState(c, nextc))
return nextc == 0;
}
}
说明：tryReleaseShared()的作用是释放共享锁，将“锁计数器”的值-1。
总结：CountDownLatch是通过“共享锁”实现的。在创建CountDownLatch中时，会传递一个int类型参数count，该参数是“锁计数器”的初始状态，表示该“共享锁”最多能被count给线程同时获取。当某线程调用该CountDownLatch对象的await()方法时，该线程会等待“共享锁”可用时，才能获取“共享锁”进而继续运行。而“共享锁”可用的条件，就是“锁计数器”的值为0！而“锁计数器”的初始值为count，每当一个线程调用该CountDownLatch对象的countDown()方法时，才将“锁计数器”-1；通过这种方式，必须有count个线程调用countDown()之后，“锁计数器”才为0，而前面提到的等待线程才能继续运行！
CountDownLatch 简单使用
- 统计
public class CountDownLatchDemo {
// 聚合所有统计指标
private static Map<String,Integer> map = new HashMap<String, Integer>();
// 创建计数器
private static CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(4);
// 创建线程池
private static ThreadPoolExecutor executor = new ThreadPoolExecutor(4,10,0L, TimeUnit.SECONDS,new LinkedBlockingQueue<Runnable>());
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
long startTime = System.currentTimeMillis();
executor.execute(() ->{
System.out.println("开始统计用户数量");
try {
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
// 保存统计结果
map.put("userCount",1);
// 标记任务完成
countDownLatch.countDown();
System.out.println("用户数量统计完毕");
});
executor.execute(() ->{
System.out.println("开始统计订单数量");
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
// 保存订单统计结果
map.put("orderCount",2);
// 标记任务已完成
countDownLatch.countDown();
System.out.println("订单数量统计完毕");
});
executor.execute(()->{
System.out.println("开始统计物流数量");
try {
Thread.sleep(4000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
// 保存物流统计结果
map.put("wlCount",3);
// 标记任务已经完成
countDownLatch.countDown();
System.out.println("物流数量统计完毕");
});
executor.execute(()->{
System.out.println("开始统计支付数量");
try {
Thread.sleep(3000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
// 保存统计结果
map.put("payCount",4);
// 标记任务已经完成
countDownLatch.countDown();
System.out.println("支付数量统计完毕");
});
// 阻塞主线程，当计数器在大于 0 之前会一直阻塞
countDownLatch.await();
long endTime = System.currentTimeMillis();
// 拿到统计结果
System.out.println("统计结果是:"+map.toString());
// 耗时时间
System.out.println("总耗时时间为："+(endTime-startTime)/1000+"秒");
}
}
结果
开始统计订单数量
开始统计用户数量
开始统计物流数量
开始统计支付数量
用户数量统计完毕
订单数量统计完毕
支付数量统计完毕
物流数量统计完毕
统计结果是:{userCount=1, orderCount=2, payCount=4, wlCount=3}
总耗时时间为：4秒
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