并发工具类闭锁CountDownLatch介绍与源码解析

前面看了ReentrantLock的源码，而闭锁CountDownLatch可能大家见得少，但是他也是AQS下的一个并发工具类，今天来简单介绍一下它。

主要方法

CountDownLatch只有一个构造方法“public CountDownLatch(int count)”，两个await方法作用是让线程阻塞，一个会一直阻塞，另一个可以指定阻塞最长时间。

一个countDown方法作用是使初始化的count减1，当count减到0时所有调用await方法阻塞的线程都会被唤醒。

最后一个getCount方法可以返回当前count的值。

使用场景

CountDownLatch主要是利用await、countDown方法可以实现一些保证同步或者说线程间的通信功能。

场景1：现在有5个线程去加载一些资源，而另外一个线程A必须在所有资源加载完成才能继续执行，那么我们可以new一个CountDownLatch(5)的闭锁，每个加载资源的线程执行完后都执行一下countDown方法，而线程A则在需要资源的前面调用await阻塞线程，当最后一个加载资源的线程调用countDown方法后，线程A就会被唤醒继续执行。

场景2：与场景1反过来，多个线程等待一个线程A执行完后才开始执行，可以new一个CountDownLatch(1)，所有线程都先调用await方法阻塞线程，等到A执行countDown方法后，所有线程开始继续执行。

接下来我们来看稍微复杂的一个经典例子，代码如下图：

这个方法可以实现指定并发数的情况下任务执行用时，因为创建线程有时间差，所以所有线程创建好先阻塞，等待一起唤醒。然后利用endLatch来控制统计线程的阻塞与唤醒，实现了很精确的计算并发下任务执行用时。

CountDownLatch与AQS

CountDownLatch的源码比较简单，一共就上面介绍的那几个方法，这几个方法加起来都不超过20行，关键在于它的唯一一个属性。它与ReentrantLock一样都只有一个final 的Sync sync属性，Sync 同样也继承AQS，所以最终关键就在于Sync的实现，Sync的源码如下图：

Sync的代码比较简单，基本上也是围绕CountDownLatch几个方法，在CountDownLatch的构造方法中会初始化一个Sync同时设置state的值。

getCount方法也是提供给CountDownLatch的getCount方法使用。

CountDownLatch的await方法会调用sync的acquireSharedInterruptibly方法，而这个方法依赖tryAcquireShared方法的返回值，如果返回值小于0则会把线程放到阻塞队列中，大于0则不管线程继续执行。而Sync实现的tryAcquireShared是根据state的值是否等于0来判断返回值是-1还是1。

CountDownLatch的countDown方法是直接调用sync的releaseShared也就是AQS的releaseShared，但是最终还是根据sync实现的tryReleaseShared方法，这个方法是把当前的state减1。当state减到0的时候返回true，那么AQS就会调用doReleaseShared方法唤醒所有正在等待线程。

总结

CountDownLatch通过内部实现的AQS的子类来实现对state的维护，初始化时设置state值，await方法会根据state是否等于0来判断线程是否阻塞，而countDown方法会把state的值减一，当减到0的时候唤醒所有等待的线程。

实现多个线程等待一个线程执行，即初始化state为1多个线程调用await，一个线程调用countDown的作用相当于于Object的wait与notifyAll方法；而CountDownLatch可以实现一个线程等待多个线程执行完成，还可以多个CountDownLatch组合使用，比如上面的使用场景；

从源码我们也可以看到只能在初始化的时候设置state的值，而countDown都是对state减，所以CountDownLatch的缺点是只能用一次，当state变为0的时候就没有作用了。

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