java线程并发控制同步工具CountDownLatch java线程并发控制同步工具Cou

前言
了解CountDownLatch

思考问题：
主要参数与方法
构造方法

CountDownLatch底层实现原理

执行流程图

实践

用法一：
用法二：

总结

前言大家好，我是小郭，前面我们学习了利用Semaphore来防止多线程同时操作一个资源，通常我们都会利用并行来优化性能，但是对于串行化的业务，可能需要按顺序执行，那我们怎么才能处理呢？今天我们来学习另一个并发流程控制的同步工具CountDownLatch。

了解CountDownLatch 首先，CountDownLatch是一种并发流程控制的同步工具。
主要的作用是等待多个线程同时完成任务之后，再继续完成主线程任务。
简单点可以理解为，几个小伙伴一起到火锅店聚餐，人到齐了，火锅店才可以开饭。

思考问题：

CountDownLatch 底层原理是什么，他是否可以代替wait / notify？
CountDwonLatch 业务场景有哪些？
一次可以唤醒多个任务吗？

主要参数与方法

//减少锁存器的计数，如果计数达到零，则释放所有等待线程。 //计数器 public void countDown() { sync.releaseShared(1); } //导致当前线程等待，直到锁存器递减至零为止，除非该线程被中断。 //火锅店调用await的线程，count为0才能继续执行 public void await() throws InterruptedException { sync.acquireSharedInterruptibly(1); }

构造方法

//count 数量，理解为小伙伴的个数 public CountDownLatch(int count) { if (count < 0) throw new IllegalArgumentException("count < 0"); this.sync = new Sync(count); } //获取剩余的数量 public long getCount() { return sync.getCount(); }

CountDownLatch底层实现原理我们可以看出countDown()是CountDownLatch的核心方法，我来看下他的具体实现。

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CountDownLatch来时继承AQS的共享模式来完成其的实现，从前面的学习得出AQS主要是依赖同步队列和state实现控制。
共享模式：
这里与独占锁大多数相同，自旋过程中的退出条件是是当前节点的前驱节点是头结点并且tryAcquireShared(arg)返回值大于等于0即能成功获得同步状态.
await

public boolean await(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException { return sync.tryAcquireSharedNanos(1, unit.toNanos(timeout)); } //当状态不为0挂起，表示当前线程被占有，需要线程排队 protected int tryAcquireShared(int acquires) { return (getState() == 0) ? 1 : -1; } //在共享模式下获取 doAcquireSharedInterruptibly(int arg)

countDown

public void countDown() { sync.releaseShared(1); } protected boolean tryReleaseShared(int releases) { // Decrement count; signal when transition to zero //自旋防止失败 for (; ; ) { //获取状态int c = getState(); //状态为为0返回false，表示没有被线程占有 if (c == 0) return false; //调用cas来进行替换，也保证了线程安全，当为0的时候唤醒 int nextc = c-1; if (compareAndSetState(c, nextc)) return nextc == 0; } } //当任务数量为0，aqs的释放共享锁 void doReleaseShared()

private void doReleaseShared() {/** Ensure that a release propagates, even if there are other* in-progress acquires/releases.This proceeds in the usual* way of trying to unparkSuccessor of head if it needs* signal. But if it does not, status is set to PROPAGATE to* ensure that upon release, propagation continues.* Additionally, we must loop in case a new node is added* while we are doing this. Also, unlike other uses of* unparkSuccessor, we need to know if CAS to reset status* fails, if so rechecking.*/// 无限循环for (; ; ) {// 保存头节点Node h = head; // 头节点不为空并且头节点不为尾结点if (h != null && h != tail) { // 获取头节点的等待状态int ws = h.waitStatus; if (ws == Node.SIGNAL) { // 状态为SIGNAL,CAS更新状态if (!compareAndSetWaitStatus(h, Node.SIGNAL, 0)) continue; // loop to recheck cases// 释放后继结点unparkSuccessor(h); }// 状态为0并且更新不成功，继续else if (ws == 0 &&!compareAndSetWaitStatus(h, 0, Node.PROPAGATE)) // continue; // loop on failed CAS}if (h == head) // 若头节点改变，继续循环break; }}

思考

如何安排线程排序

个人认为，没有进行线程的排序，而是让一部分线程进入等待，在唤醒的时候放开。

执行流程图

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实践
用法一：
一个线程等待其他多个线程都执行完毕，再继续自己的工作

public class CountDownLatchTest {private static Lock lock = new ReentrantLock(); private static CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(4); public static void main(String[] args) {ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(4); IntStream.range(0,16).forEach(i -> {executorService.submit(()-> {lock.lock(); System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "来火锅店吃火锅！"); try {Thread.sleep(1000); countDownLatch.countDown(); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "我到火锅店了，准备开吃！"); } catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace(); } finally {lock.unlock(); }}); }); try {countDownLatch.await(5,TimeUnit.SECONDS); System.out.println("人到齐了，开饭"); executorService.shutdown(); } catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace(); }}}

输出结果

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代码中设置了一个CountDownLatch做倒计时，四个人（count为4）一起到火锅店吃饭，每到一个人计数器就减去1（countDownLatch.countDown()）,当计数器为0的时候，main线程在await的阻塞结束，继续往下执行。

用法二：
多个线程等待某一个线程的信号，同时开始执行
用抢位子作为例子，将线程挂起等待，同时开始执行。

public class CountDownLatchTest2 {private static Lock lock = new ReentrantLock(); private static CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(1); public static void main(String[] args) {ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(4); IntStream.range(0,4).forEach(i ->{executorService.submit(()->{System.out.println(Thread.currentThread().getName()+ "准备开始抢位子！"); try {//Thread.sleep(1000); countDownLatch.await(); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "抢到了位置"); } catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace(); }}); }); try {Thread.sleep(5000); System.out.println("五秒后开始抢位置"); countDownLatch.countDown(); } catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace(); }executorService.shutdown(); }}

注意点
CountDownLatch是不能重用的。

总结我们可以看到CountDownLatch的使用很简单，就当做一个计时器来使用，在控制并发方面能给我们提供帮助。

在构造器中初始化任务数量
调用await()挂起主线程main
调用countDown()方法减一，直到为0的时候，唤醒主线程可以继续运行。

上面提供的两个用法，我们也可以结合起来使用。
在实际的业务代码开发中，利用CountDownLatch来进行业务方法的执行，来确定他们的顺序，解决一个线程等待多个线程的场景
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