Java多線程同步工具類之CountDownLatch

　　在過去咱們實現多線程同步的代碼中，每每使用join()、wait()、notiyAll()等線程間通訊的方式，隨着JUC包的不斷的完善，java爲咱們提供了豐富同步工具類，官方也鼓勵咱們使用工具類來實現多線程的同步，今天咱們就對其中CountDownLatch類的使用與底層實現進行分析與總結。
　　
　　1、CountDownLatch使用
　　
　　CountDownLatch其實能夠看作一個計數器，統計多個線程執行完成的狀況，適用於控制一個或多個線程等待，直到全部線程都執行完畢的場景，相似與Thread.join()的做用。下面咱們經過一個簡單的例子看下CountDownLatch的使用。
　　
　　複製代碼
　　
　　public static void main(String[] args) {
　　
　　final CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(5);
　　
　　// 啓動計數線程
　　
　　for (int i = 0; i < 5; i++) {
　　
　　new CountDownLatchThread(i, countDownLatch).start();
　　
　　}
　　
　　// 啓動等待線程
　　
　　for (int i = 0; i < 5; i++) {
　　
　　new Thread() {
　　
　　public void run() {
　　
　　try {
　　
　　countDownLatch.await(www.bdqxylgw.com );
　　
　　} catch (InterruptedException e) {
　　
　　// TODO Auto-generated catch block
　　
　　e.printStackTrace();
　　
　　}
　　
　　System.out.println("計數完畢了," + Thread.currentThread().getName() + "等待線程執行");
　　
　　}
　　
　　}.start();
　　
　　}
　　
　　}
　　
　　複製代碼
　　
　　計數線程代碼：
　　
　　複製代碼
　　
　　public class CountDownLatchThread extends Thread {
　　
　　private CountDownLatch www.rmutk.net countDownLatch;
　　
　　private int name;
　　
　　private int count;
　　
　　public CountDownLatchThread(int name, CountDownLatch countDownLatch) {
　　
　　this.name = name;
　　
　　this.countDownLatch =www.chaoyuuyule.com countDownLatch;
　　
　　this.count = 0;
　　
　　}
　　
　　public void run() {
　　
　　try {
　　
　　for (int i = 0; i < 10; i++) {
　　
　　Thread.sleep(100);
　　
　　count++;
　　
　　}
　　
　　System.out.println(name + "號線程--" + Thread.currentThread().getName() + "--計數完成了");
　　
　　countDownLatch.countDown(www.yaoshiyulegw.com);
　　
　　} catch (Exception e) {
　　
　　// TODO Auto-generated catch block
　　
　　e.printStackTrace(www.yifayuled.cn);
　　
　　}
　　
　　}
　　
　　}
　　
　　複製代碼
　　
　　輸出結果：
　　
　　複製代碼
　　
　　1號線程--Thread-1--計數完成了
　　
　　0號線程--Thread-0--計數完成了
　　
　　4號線程--Thread-4--計數完成了
　　
　　2號線程--Thread-2--計數完成了
　　
　　3號線程--Thread-3--計數完成了
　　
　　計數完畢了,Thread-5等待線程執行
　　
　　計數完畢了,Thread-6等待線程執行
　　
　　計數完畢了,Thread-7等待線程執行
　　
　　計數完畢了,Thread-8等待線程執行
　　
　　計數完畢了,Thread-9等待線程執行
　　
　　複製代碼
　　
　　經過上面的例子能夠看到，利用CountDownLatch的countDown方法與await()方法，咱們能夠同步計數線程與等待線程，使等待線程在全部計數線程完成後再開始運行。
　　
　　2、CountDownLatch源碼分析
　　
　　接下來咱們對countDownLatch內部源碼進行一下分析。
　　
　　一、CountDownLatch的構造。
　　
　　首先看下CountDownLatch的構造函數
　　
　　public CountDownLatch(int count) {
　　
　　if (count <www.xcdeyiju.com 0) throw new IllegalArgumentException("count < 0");
　　
　　this.sync = new Sync(count);
　　
　　}
　　
　　CountDownLatch的構造函數會接收一個count值作爲計數器，也就是若是你須要等待N個線程執行結束，那這裏就傳入N。同時CountDownLatch會實例化一個Sync對象，這個Sync實際上是CountDownLatch內部定義的一個繼承自AbstractQueuedSynchronizer的實現類，因此CountDownLatch提供的同步和其餘功能都是圍繞Sync這個子類實現的，也就是基於AbstractQueuedSynchronizer類來實現的。
　　
　　咱們來看下Sync這個類的定義
　　
　　複製代碼
　　
　　private static final class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
　　
　　private static final long serialVersionUID = 4982264981922014374L;
　　
　　/**
　　
　　一、設置AbstractQueuedSynchronizer中同步狀態的值state，也就是計數器的值。
　　
　　二、這個值volatile變量，必須保證線程間的可見性；
　　
　　**/
　　
　　Sync(int count) {
　　
　　setState(count);
　　
　　}
　　
　　int getCount() {
　　
　　return getState();
　　
　　}
　　
　　//獲取同步狀態的值
　　
　　protected int tryAcquireShared(int acquires) {
　　
　　return (getState() == 0) ? 1 : -1;
　　
　　}
　　
　　protected boolean tryReleaseShared(int releases) {
　　
　　// 經過CAS操做改變同步狀態值，保證同步狀態的值state的線程安全。
　　
　　for (;;) {
　　
　　int c = getState();
　　
　　if (c == 0)
　　
　　return false;
　　
　　int nextc = c-1;
　　
　　if (compareAndSetState(c, nextc))
　　
　　return nextc == 0;
　　
　　}
　　
　　}
　　
　　}
　　
　　複製代碼
　　
　　二、countDown方法
　　
　　首先咱們看下countDown方法的源碼
　　
　　public void countDown() {
　　
　　//改變同步狀態值，線程執行完成時計數器減一
　　
　　sync.releaseShared(1);
　　
　　}
　　
　　AbstractQueuedSynchronizer類中releaseShared() 方法的源碼
　　
　　複製代碼
　　
　　public final boolean releaseShared(int arg) {
　　
　　// CountDownLatch定義的子類Sync實現，經過CAS操做改變State的值
　　
　　if (tryReleaseShared(arg)) {
　　
　　//State以遞減爲0，表明着全部執行線程執行完畢，共享模式下釋放鎖，那麼等待線程就可以拿到鎖往下執行。
　　
　　doReleaseShared();
　　
　　return true;
　　
　　}
　　
　　return false;
　　
　　}
　　
　　複製代碼
　　
　　當調用CountDownLatch的countDown方法時，就會執行計數器進行減一操做，直到全部線程所有執行完畢，計算器爲0時喚醒等待線程。
　　
　　AbstractQueuedSynchronizer中doReleaseShared方法是執行共享模式下釋放鎖的操做，從而讓等待線程獲取鎖，繼續向下執行。
　　
　　三、await方法
　　
　　public void await() throws InterruptedException {
　　
　　sync.acquireSharedInterruptibly(1);
　　
　　}
　　
　　AbstractQueuedSynchronizer類中acquireSharedInterruptibly() 方法的源碼
　　
　　複製代碼
　　
　　public final void acquireSharedInterruptibly(int arg)
　　
　　throws InterruptedException {
　　
　　if (Thread.interrupted())
　　
　　throw new InterruptedException();
　　
　　//獲取同步狀態值
　　
　　if (tryAcquireShared(arg) < 0)
　　
　　//同步狀態值即計數器的值不爲0，等待線程共享模式下嘗試獲取鎖，獲取不到鎖的話進入阻塞
　　
　　doAcquireSharedInterruptibly(arg);
　　
　　}
　　
　　複製代碼
　　
　　await方法的實現也很明確，首頁獲取同步狀態也就是計數器的值，若是爲0即全部線程執行完畢返回1，不然返回-1的話，等待線程在共享模式下嘗試獲取鎖，獲取不到鎖的話進入阻塞；
　　
　　AbstractQueuedSynchronizer中doAcquireSharedInterruptibly方法是執行共享模式下獲取鎖的操做；
　　
　　3、總結
　　
　　經過上面分析能夠看到CountDownLatch是基於AbstractQueuedSynchronizer類實現的，一個很是實用的多線程控制工具類，它相似與一個計數器用來控制指定的線程等待，直到計數器歸零。以上咱們對CountDownLatch類的使用與核心方法的源碼進入了必定的分析，其中若有不足與不正確的地方還望指出與海涵。