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  • CountDownLatch源码硬核解析

    前言

    对于并发执行,Java中的 是一个重要的类,简单理解, 中 是倒数的意思,latch则是“门闩”的含义。在数量倒数到0的时候,打开“门闩”, 一起走,否则都等待在“门闩”的地方。

    为了更好的理解 这个类,本文通过例子和源码带领大家深入解析这个类的原理。

    介绍和使用

    例子

    我们先通过一个例子快速理解下 的妙处。

    最近LOL S12赛如火如荼举行,比如我们玩王者荣耀的时候,10个万玩家登入游戏,每个玩家的网速可能不一样,只有每个人进度条走完,才会一起来到王者峡谷,网速快的要等网速慢的。我们通过例子模拟下这个过程。

    运行结果:

    CountDownLatch源码硬核解析

    概述

    一般用作多线程倒计时计数器,强制它们等待其他一组( 的初始化决定)任务执行完成。

    构造器:

    • :设置倒数器需要倒数的数量

    常用API:

    • :调用await()方法的线程会被挂起,等待直到count值为0再继续执行。

    • :同await(),若等待timeout时长后,count值还是没有变为0,不再等待,继续执行。时间单位如下常用的毫秒、天、小时、微秒、分钟、纳秒、秒。

    • : count值递减1

    • :获取当前count值

    常见使用场景:

    一个程序中有N个任务在执行,我们可以创建值为N的CountDownLatch,当每个任务完成后,调用一下countDown()方法进行递减count值,再在主线程中使用await()方法等待任务执行完成,主线程继续执行。

    实现思路

    通过前面的例子和介绍我们知道CountDownLatch的大致使用流程:

    1. 创建 并设置计数器值。

    2. 启动多线程并且调用 实例的 方法。

    3. 主线程调用 方法,这样主线程的操作就会在这个方法上阻塞,直到其他线程完成各自的任务,count值为0,停止阻塞,主线程继续执行。

    不妨我们先思考下,它是怎么实现的呢?我们可以问自己几个问题?

    1. 如何做到可以让主线程阻塞等待在那里?是不是可以调用 方法进行阻塞。

    2. 那么什么时候该阻塞呢?我们需要有个变量,比如state, 如果state大于0,就阻塞主线程。

    3. 那么什么时候该唤醒呢,又如何唤醒呢?如果任务执行完成后,我们让state 减去1,也就是调用 方法,如果发现state是0,那么就调用 唤醒此前阻塞的地方,继续执行。

    是不是很熟悉,这就是我们的AQS共享模式的实现原理啊,不了解AQS共享模式的可以参考本篇文章:

    我们把思路理清楚后,直接看 的源码。

    源码解析

    类结构图

    CountDownLatch源码硬核解析

    以上是 的类结构图,

    • 是 的内部类,被成员变量 持有。

    • 继承了 ,也就是我们大名鼎鼎的AQS。

    await() 实现原理

    1. 线程调用 会阻塞等待其他线程完成任务

    1. 方法是实现线程阻塞的核心逻辑

    1. 方法中会进行阻塞操作

    countDown()实现原理

    1. 任务结束调用 完成计数器减一(释放锁)的操作

    1. 调用 方法尝试释放锁,true表示state等于0,去唤醒阻塞线程。

    1. 调用 唤醒阻塞的节点

    结束语

    本文讲述了 的使用以及实现原理,如果对你有帮助的话,留下一个赞吧。

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