深入分析同步工具类之CountDownLatch
概览:
CountDownLatch又称闭锁,其作用是让一个或者多个线程挂起,直到其他的线程执行完后恢复挂起的线程,使其继续执行。内部维护着一个静态内部类Sync,该类继承AbstractQueuedSynchronizer(这个类之前分析过了,参见 深入分析同步工具类之AbstractQueuedSynchronizer),Sync实例维护着state属性,调用await()方法,使当前线程挂起,当一个线程执行完后,调用countDown()方法,state-1,直到state变为0,被挂起的线程恢复执行。
常用的方法:
public CountDownLatch(int count) //构造函数初始化state值,可以理解为需要优先执行的线程数量
public void await() //调用后,所在的线程挂起
public void countDown() //优先执行的线程执行完调用,state-1,当state=0,执行阻塞队列中的线程
使用实例:
主线程和线程池中的一个线程会被挂起,等线程池中的另外5个线程执行完才会被执行
 CountDownLatch latch=new CountDownLatch(5);
        ExecutorService service= Executors.newFixedThreadPool(6);
        for (int i=0;i<5;i++){
            service.submit(new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    try {
                        Thread.sleep(5000);
                        System.out.println(Thread.currentThread().getName());
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                    latch.countDown();
                }
            });
        }
        service.submit(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    latch.await();
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName());
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });
        latch.await();
        System.out.println("主线程");
运行结果:

代码分析:
1.await()
//线程等待
public void await() throws InterruptedException {
//AQS的实现
sync.acquireSharedInterruptibly(1);
} public final void acquireSharedInterruptibly(int arg)
throws InterruptedException {
if (Thread.interrupted())
throw new InterruptedException();
//尝试获取状态,<0优先执行的线程未执行完,>0已执行完
//Sync子类自己实现
if (tryAcquireShared(arg) < 0)
doAcquireSharedInterruptibly(arg);
}
//获取AQS的state值,我们调用countDown会改变这个值
protected int tryAcquireShared(int acquires) {
return (getState() == 0) ? 1 : -1;
}
private void doAcquireSharedInterruptibly(int arg)
throws InterruptedException {
//向队列中添加一个共享节点
final Node node = addWaiter(Node.SHARED);
boolean failed = true;
try {
for (;;) {
//该节点的前驱节点
final Node p = node.predecessor();
//前驱是头节点
if (p == head) {
//获取状态值
int r = tryAcquireShared(arg);
if (r >= 0) {
//设置节点为头节点,退出循环
setHeadAndPropagate(node, r);
p.next = null; // help GC
failed = false;
return;
}
}
//否则当前线程挂起
if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
parkAndCheckInterrupt())
throw new InterruptedException();
}
} finally {
if (failed)
cancelAcquire(node);
}
}
addWaiter
private Node addWaiter(Node mode) {
        Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);
        // Try the fast path of enq; backup to full enq on failure
        Node pred = tail;
        if (pred != null) {
            node.prev = pred;
            if (compareAndSetTail(pred, node)) {
                pred.next = node;
                return node;
            }
        }
        //第一个节点添加队列时,头节点和尾节点都为空,需要初始化
        enq(node);
        return node;
    }
 private Node enq(final Node node) {
        for (;;) {
            Node t = tail;
            if (t == null) { // Must initialize
               //CAS设置头节点
                if (compareAndSetHead(new Node()))
               //头节点赋值给tail,此时head和tail指向同一个对象,如果对任何一个对象中的属性做修改,那么2个引用的属性也会跟着变(后面挂起线程的时候会修改waitStatus属性)
                    tail = head;
            } else {
                node.prev = t;
                //设置尾节点为当前结点,将2个节点串起来,即:node.prev = t;t.next = node;
                if (compareAndSetTail(t, node)) {
                    t.next = node;
                    return t;//退出循环
                }
            }
        }
    }
//注意:这里新生成的head节点并没有后继节点 head.next==null,并且head==node.prev(该node是第一次插入的节点) 这个特性在countDown的时候会使用到
假设线程A和线程B先后调用await()方法,并且tryAcquireShared(int acquires)<0,那么此时线程A、B分别被挂起,线程A和B在挂起时先后调用shouldParkAfterFailedAcquire方法,这样各自前驱节点的waitStatus就会被设置为-1,代表该线程需要执行;同时因为线程A的前驱和head引用同一个对象,
所以head==Node并且其waitStatus都为-1
此时队列的节点如下图:

调用挂起线程的方法:
//挂起线程前先将该节点的前驱节点的waitStatus设为-1,即表示其后继节点代表的线程需要执行,这样上图Node B的前驱Node的waitStatus==-1,
因为Node在初始化的时候和head同引用一个对象,所以head 的waitStatus也为-1
private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {
int ws = pred.waitStatus;
if (ws == Node.SIGNAL)
/*
* This node has already set status asking a release
* to signal it, so it can safely park.
*/
return true;
if (ws > 0) {
/*
* Predecessor was cancelled. Skip over predecessors and
* indicate retry.
*/
do {
node.prev = pred = pred.prev;
} while (pred.waitStatus > 0);
pred.next = node;
} else {
/*
* waitStatus must be 0 or PROPAGATE. Indicate that we
* need a signal, but don't park yet. Caller will need to
* retry to make sure it cannot acquire before parking.
*/
compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);
}
return false;
}
//挂起前程
private final boolean parkAndCheckInterrupt() {
LockSupport.park(this);
return Thread.interrupted();
}
此时,若优先执行的线程执行完毕,调用countDown方法,更新state的值,也就是state==0的时候,就会恢复头节点的下一个节点所代表的线程
public void countDown() {
        sync.releaseShared(1);
    }
public final boolean releaseShared(int arg) {
        if (tryReleaseShared(arg)) {
            doReleaseShared();
            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))
                   //最后一个线程执行完,返回true
                    return nextc == 0;
            }
        }
private void doReleaseShared() {
        for (;;) {
            Node h = head;
            if (h != null && h != tail) {
                int ws = h.waitStatus;
                if (ws == Node.SIGNAL) {//true
                    if (!compareAndSetWaitStatus(h, Node.SIGNAL, 0))
                        continue;            // loop to recheck cases
                    //恢复后继节点代表的线程
                    unparkSuccessor(h);
                }
                else if (ws == 0 &&
                         !compareAndSetWaitStatus(h, 0, Node.PROPAGATE))
                    continue;                // loop on failed CAS
            }
            if (h == head)                   // loop if head changed
                break;
        }
    }
private void unparkSuccessor(Node node) {
        int ws = node.waitStatus;
        if (ws < 0)
            compareAndSetWaitStatus(node, ws, 0);
      //此时s==null,从尾节点开始找到最前面的节点(Node A),将其恢复
        Node s = node.next;
        if (s == null || s.waitStatus > 0) {
            s = null;
            for (Node t = tail; t != null && t != node; t = t.prev)
                if (t.waitStatus <= 0)
                    s = t;
        }
        if (s != null)
            LockSupport.unpark(s.thread);
    }
这个时候线程A开始运行,若未发生线程中断,则继续执行循环内的代码,p==head成立,此时获取状态成功,恢复后继节点代表的线程,并退出循环:
        for (;;) {
                final Node p = node.predecessor();
                if (p == head) {
                    int r = tryAcquireShared(arg);
                    if (r >= 0) {
                        setHeadAndPropagate(node, r);
                        p.next = null; // help GC
                        failed = false;
                        return;
                    }
                }
              ...
            }
private void setHeadAndPropagate(Node node, int propagate) {
        Node h = head; // Record old head for check below
        //设置当前结点为头节点
        setHead(node);
        if (propagate > 0 || h == null || h.waitStatus < 0 ||
            (h = head) == null || h.waitStatus < 0) {
            Node s = node.next;
            if (s == null || s.isShared())
                //恢复后继节点的线程
                doReleaseShared();
        }
    }
最后,线程B运行 获取状态,退出循环,程序结束
深入分析同步工具类之CountDownLatch的更多相关文章
- 【同步工具类】CountDownLatch闭锁任务同步
		[同步工具类]CountDownLatch闭锁任务同步 转载:https://www.cnblogs.com/yangchongxing/p/9214284.html 打过dota的同学都知道,多人一 ... 
- 【同步工具类】CountDownLatch
		闭锁是一种同步工具类,可以延迟线程的进度直到其达到终止状态. 作用:相当于一扇门,在到达结束状态之前,这扇门一直是关闭的,并且没有任务线程能够通过,当到达结束状态时,这扇门会打开并允许所有的线程通过, ... 
- 深入分析同步工具类之AbstractQueuedSynchronizer
		概览: AQS(简称)依赖内部维护的一个FIFO(先进先出)队列,可以很好的实现阻塞.同步:volatile修饰的属性state,哪个线程先改变这个状态值,那么这个线程就获得了优先权,可以做任何事 ... 
- Java多线程同步工具类之CountDownLatch
		在过去我们实现多线程同步的代码中,往往使用join().wait().notiyAll()等线程间通信的方式,随着JUC包的不断的完善,java为我们提供了丰富同步工具类,官方也鼓励我们使用工具类来实 ... 
- 并发是个什么鬼之同步工具类CountDownLatch
		扯淡 写这篇文章,我先酝酿一下,实不相瞒,脱离底层太久了,更确切的情况是,真没曾认真研究过.就目前来说,很多框架包括工具类已经把实现封装的很深,你只需轻轻的调用一下API,便不费半点力气.以至于大家会 ... 
- 同步工具类 CountDownLatch 和 CyclicBarrier
		在开发中,一些异步操作会明显加快执行速度带来更好的体验,但同时也增加了开发的复杂度,想了用好多线程,就必须从这些方面去了解 线程的 wait() notify() notifyall() 方法 线程异 ... 
- JUC常用同步工具类——CountDownLatch,CyclicBarrier,Semaphore
		在 JUC 下包含了一些常用的同步工具类,今天就来详细介绍一下,CountDownLatch,CyclicBarrier,Semaphore 的使用方法以及它们之间的区别. 一.CountDownLa ... 
- 同步工具类—— CountDownLatch
		本博客系列是学习并发编程过程中的记录总结.由于文章比较多,写的时间也比较散,所以我整理了个目录贴(传送门),方便查阅. 并发编程系列博客传送门 CountDownLatch简介 CountDownLa ... 
- 《java并发编程实战》读书笔记4--基础构建模块,java中的同步容器类&并发容器类&同步工具类,消费者模式
		上一章说道委托是创建线程安全类的一个最有效策略,只需让现有的线程安全的类管理所有的状态即可.那么这章便说的是怎么利用java平台类库的并发基础构建模块呢? 5.1 同步容器类 包括Vector和Has ... 
随机推荐
- 中文man
			1.下载中文包:cd /usr/local/src wget http://pkgs.fedoraproject.org/repo/pkgs/man-pages-zh-CN/manpageszh-1. ... 
- Hadoop安装配置(ubuntu-12.04.2-server-amd64)
			环境如下: ubuntu-12.04.2-server-amd64 hadoop-1.0.4 VirtualBox 1.在VBox中安装Ubuntu Server,用户名和密码都是hadoop,安装完 ... 
- POJ 2104 HDU 2665 主席树 解决区间第K大
			两道题都是区间第K大询问,数据规模基本相同. 解决这种问题, 可以采用平方划分(块状表)复杂度也可以接受,但是实际表现比主席树差得多. 这里大致讲一下我对主席树的理解. 首先,如果对于某个区间[L,R ... 
- php+ajax+jquery实现jsonp跨域
			我们有这么个html文件test.html: 代码如下: <!DOCTYPE html PUBLIC "-//W3C//DTD XHTML 1.0 Transitional//EN&q ... 
- C#将类对象转换为字典
			主要是实现将类里面 的属性和对应的值转换为字典的键和值. public class RDfsedfw { /// <summary> /// 将匿名类转换为字典 /// </summ ... 
- Redis基础---消息通信模式
			Redis发送订阅通信模式 Redis发布订阅(pub/sub)是一种消息通信模式:发送者(pub)发送消息,订阅者(sub)接收消息. Redis 发布订阅(pub/sub)实现了消息系统,发送者( ... 
- 301 Remove Invalid Parentheses 删除无效的括号
			删除最小数目的无效括号,使输入的字符串有效,返回所有可能的结果.注意: 输入可能包含了除 ( 和 ) 以外的元素.示例 :"()())()" -> ["()()() ... 
- working hard to be a professional coder
			1:read 2 : code 3 : 勤奋 4:技术栈 就前端主流技术框架的发展而言,过去的几年里发展极快,在填补原有技术框架空白和不足的同时也渐渐趋于成熟.未来前端在已经趋向成熟的技术方向上面将会 ... 
- dubbo与springmvc的简单使用
			什么是Dubbo? dubbo是阿里巴巴公司开源的高性能优秀服务框架,通过高性能的RPC(远程服务调用)实现服务的输入输出功能,可以与spring框架无缝整合: 传统的架构所有的模块都在一台服务器上, ... 
- [ USACO 2017 FEB ] Why Did the Cow Cross the Road III (Gold)
			\(\\\) \(Description\) 给定长度为\(2N\)的序列,\(1\text ~N\)各出现过\(2\)次,\(i\)第一次出现位置记为\(a_i\),第二次记为\(b_i\),求满足 ... 
