Java多線程之同步工具類CountDownLatch
前言:
CountDownLatch是一個同步工具類,它允許一個或多個線程一直等待,直到其他線程執(zhí)行完后再執(zhí)行。例如,應用程序的主線程希望在負責啟動框架服務的線程已經(jīng)啟動所有框架服務之后執(zhí)行。
1 CountDownLatch主要方法
void await():如果當前count大于0,當前線程將會wait,直到count等于0或者中斷。 PS:當count等于0的時候,再去調(diào)用await() ,
線程將不會阻塞,而是立即運行。后面可以通過源碼分析得到。
boolean await(long timeout, TimeUnit unit):使當前線程在鎖存器倒計數(shù)至零之前一直等待,除非線程被中斷或超出了指定的等待時間。
void countDown(): 遞減鎖存器的計數(shù),如果計數(shù)到達零,則釋放所有等待的線程。
long getCount() :獲得計數(shù)的數(shù)量
2 CountDownLatch使用例子
public class CountDownLatchTest {
private static final int N = 4;
public static void main(String[] args) {
final CountDownLatch latch = new CountDownLatch(4);
for(int i=0;i<N;i++)
{
new Thread(){
public void run() {
try {
System.out.println("子線程"+Thread.currentThread().getName()+"正在執(zhí)行");
Thread.sleep(3000);
System.out.println("子線程"+Thread.currentThread().getName()+"執(zhí)行完畢");
latch.countDown();
System.out.println("剩余計數(shù)"+latch.getCount());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
};
}.start();
}
try {
System.out.println("等待"+N+"個子線程執(zhí)行完畢...");
latch.await();
System.out.println(N+"個子線程已經(jīng)執(zhí)行完畢");
System.out.println("繼續(xù)執(zhí)行主線程");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
子線程Thread-1正在執(zhí)行
子線程Thread-3正在執(zhí)行
子線程Thread-2正在執(zhí)行
等待4個子線程執(zhí)行完畢...
子線程Thread-0正在執(zhí)行
子線程Thread-3執(zhí)行完畢
子線程Thread-2執(zhí)行完畢
剩余計數(shù)2
子線程Thread-1執(zhí)行完畢
剩余計數(shù)1
子線程Thread-0執(zhí)行完畢
剩余計數(shù)3
剩余計數(shù)0
4個子線程已經(jīng)執(zhí)行完畢
繼續(xù)執(zhí)行主線程
3 CountDownLatch源碼分析
CountDownLatch是通過計數(shù)器的方式來實現(xiàn),計數(shù)器的初始值為線程的數(shù)量。每當一個線程完成了自己的任務之后,就會對計數(shù)器減1,當計數(shù)器的值為0時,表示所有線程完成了任務,此時等待在閉鎖上的線程才繼續(xù)執(zhí)行,從而達到等待其他線程完成任務之后才繼續(xù)執(zhí)行的目的。

構造函數(shù)
public CountDownLatch(int count) {
if (count < 0) throw new IllegalArgumentException("count < 0");
this.sync = new Sync(count);
}
通過傳入一個數(shù)值來創(chuàng)建一個CountDownLatch,數(shù)值表示線程可以從等待狀態(tài)恢復,countDown方法必須被調(diào)用的次數(shù)
countDown方法
public void countDown() {
sync.releaseShared(1);
}
線程調(diào)用此方法對count進行減1。當count本來就為0,此方法不做任何操作,當count比0大,調(diào)用此方法進行減1,當new count為0,釋放所有等待當線程。
countDown方法的內(nèi)部實現(xiàn)
/**
* Decrements the count of the latch, releasing all waiting threads if
* the count reaches zero.
*
* <p>If the current count is greater than zero then it is decremented.
* If the new count is zero then all waiting threads are re-enabled for
* thread scheduling purposes.
*
* <p>If the current count equals zero then nothing happens.
*/
public void countDown() {
sync.releaseShared(1);
}
public final boolean releaseShared(int arg) {
if (tryReleaseShared(arg)) {
doReleaseShared();//釋放所有正在等待的線程節(jié)點
return true;
}
return false;
}
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;
}
}
private void doReleaseShared() {
for (;;) {
Node h = head;
if (h != null && h != tail) {
int ws = h.waitStatus;
if (ws == Node.SIGNAL) {
if (!compareAndSetWaitStatus(h, Node.SIGNAL, 0))
continue; // loop to recheck cases
unparkSuccessor(h);
}
else if (ws == 0 &&
!compareAndSetWaitStatus(h, 0, Node.PROPAGATE))
continue; // loop on failed CAS
}
if (h == head) // loop if head changed
break;
}
}
await方法
(1)不帶參數(shù)
public void await() throws InterruptedException {
sync.acquireSharedInterruptibly(1);
}
調(diào)用此方法時,當count為0,直接返回true,當count比0大,線程會一直等待,直到count的值變?yōu)?,或者線程被中斷(interepted,此時會拋出中斷異常)。
(2)帶參數(shù)
public boolean await(long timeout, TimeUnit unit)
throws InterruptedException {
return sync.tryAcquireSharedNanos(1, unit.toNanos(timeout));
}
調(diào)用此方法時,當count為0,直接返回true,當count比0大,線程會等待一段時間,等待時間內(nèi)如果count的值變?yōu)?,返回true;當超出等待時間,返回false;或者等待時間內(nèi)線程被中斷,此時會拋出中斷異常。
await()方法的內(nèi)部實現(xiàn)
public void await() throws InterruptedException {
sync.acquireSharedInterruptibly(1);
}
具體如下:
- 1、檢測中斷標志位
- 2、調(diào)用
tryAcquireShared方法來檢查AQS標志位state是否等于0,如果state等于0,則說明不需要等待,立即返回,否則進行3 - 3、調(diào)用
doAcquireSharedInterruptibly方法進入AQS同步隊列進行等待,并不斷的自旋檢測是否需要喚醒
public final void acquireSharedInterruptibly(int arg)
throws InterruptedException {
if (Thread.interrupted())
throw new InterruptedException();
if (tryAcquireShared(arg) < 0)
doAcquireSharedInterruptibly(arg);
}
/*
函數(shù)功能:根據(jù)AQS的狀態(tài)位state來返回值,
如果為state=0,返回 1
如果state=1,則返回-1
*/
protected int tryAcquireShared(int acquires) {
return (getState() == 0) ? 1 : -1;
}
/**
* Acquires in shared interruptible mode.
* @param arg the acquire argument
*/
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) {//如果大于零,則說明需要喚醒
setHeadAndPropagate(node, r);
p.next = null; // help GC
failed = false;
return;
}
}
if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
parkAndCheckInterrupt())
throw new InterruptedException();
}
} finally {
if (failed)
cancelAcquire(node);
}
}
4 CountDownLatch和CyclicBarrier區(qū)別
CountDownLatch和CyclicBarrier都能夠?qū)崿F(xiàn)線程之間的等待,只不過它們側(cè)重點不同:
CountDownLatch一般用于某個線程A等待若干個其他線程執(zhí)行完任務之后,它才執(zhí)行;CyclicBarrier一般用于一組線程互相等待至某個狀態(tài),然后這一組線程再同時執(zhí)行;
CountDownLatch是不能夠重用的,而CyclicBarrier是可以重用的。
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