浅谈java并发之计数器CountDownLatch

countdownlatch简介

countdownlatch顾名思义，count + down + latch ＝ 计数 ＋ 减 ＋ 门闩（这么拆分也是便于记忆=_=） 可以理解这个东西就是个计数器，只能减不能加，同时它还有个门闩的作用，当计数器不为0时，门闩是锁着的；当计数器减到0时，门闩就打开了。

如果你感到懵比的话，可以类比考生考试交卷，考生交一份试卷，计数器就减一。直到考生都交了试卷（计数器为0），监考老师（一个或多个）才能离开考场。至于考生是否做完试卷，监考老师并不关注。只要都交了试卷，他就可以做接下来的工作了。

countdownlatch实现原理

下面从构造方法开始，一步步解释实现的原理：构造方法下面是实现的源码，非常简短，主要是创建了一个sync对象。

public countdownlatch(int count) {
if (count < 0) throw new illegalargumentexception("count < 0");
this.sync = new sync(count);
}

sync对象

private static final class sync extends abstractqueuedsynchronizer {
private static final long serialversionuid = 4982264981922014374l;
sync(int count) {
setstate(count);
}
int getcount() {
return getstate();
}
protected int tryacquireshared(int acquires) {
return (getstate() == 0) ? 1 : -1;
}
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;
}
}
}

假设我们是这样创建的：new countdownlatch(5)。其实也就相当于new sync(5)，相当于setstate(5)。setstate其实就是共享锁资源总数,我们可以暂时理解为设置一个计数器，当前计数器初始值为5。

tryacquireshared方法其实就是判断一下当前计数器的值，是否为0了，如果为0的话返回1（返回1的时候，就表示获取锁成功,awit()方法就不再阻塞）。

tryreleaseshared方法就是利用cas的方式，对计数器进行减一的操作，而我们实际上每次调用countdownlatch.countdown()方法的时候，最终都会调到这个方法，对计数器进行减一操作，一直减到0为止。

countdownlatch.await()

public void await() throws interruptedexception { 
sync.acquiresharedinterruptibly(1); 
}

代码很简单，就一句话（注意acquiresharedinterruptibly（）方法是抽象类：abstractqueuedsynchronizer的一个方法，我们上面提到的sync继承了它），我们跟踪源码，继续往下看：

acquiresharedinterruptibly(int arg) 
public final void acquiresharedinterruptibly(int arg)
throws interruptedexception {
if (thread.interrupted())
throw new interruptedexception();
if (tryacquireshared(arg) < 0)
doacquiresharedinterruptibly(arg);
}

源码也是非常简单的，首先判断了一下，当前线程是否有被中断，如果没有的话，就调用tryacquireshared(int acquires)方法，判断一下当前线程是否还需要“阻塞”。其实这里调用的tryacquireshared方法，就是我们上面提到的java.util.concurrent.countdownlatch.sync.tryacquireshared(int)这个方法。

当然，在一开始我们没有调用过countdownlatch.countdown()方法时，这里tryacquireshared方法肯定是会返回-1的，因为会进入到doacquiresharedinterruptibly方法。 

doacquiresharedinterruptibly(int arg)

countdown()方法

// 计数器减1
public void countdown() {
sync.releaseshared(1); 
}
//调用aqs的releaseshared方法
public final boolean releaseshared(int arg) {
if (tryreleaseshared(arg)) {//计数器减一
doreleaseshared();//唤醒后继结点,这个时候队列中可能只有调用过await()的线程节点,也可能队列为空
return true;
}
return false;
}

这个时候，我们应该对于countdownlatch.await()方法是怎么“阻塞”当前线程的，已经非常明白了。其实说白了，就是当你调用了countdownlatch.await()方法后，你当前线程就会进入了一个死循环当中，在这个死循环里面，会不断的进行判断，通过调用tryacquireshared方法，不断判断我们上面说的那个计数器，看看它的值是否为0了（为0的时候，其实就是我们调用了足够多 countdownlatch.countdown()方法的时候），如果是为0的话，tryacquireshared就会返回1，代码也会进入到图中的红框部分，然后跳出了循环，也就不再“阻塞”当前线程了。

需要注意的是，说是在不停的循环，其实也并非在不停的执行for循环里面的内容，因为在后面调用parkandcheckinterrupt（）方法时，在这个方法里面是会调用 locksupport.park(this);来挂起当前线程。

countdownlatch 使用的注意点：

1、只有当count为0时，await之后的程序才够执行。

2、countdown必须写在finally中，防止发生异程常时，导致程序死锁。

使用场景：

比如对于马拉松比赛，进行排名计算，参赛者的排名，肯定是跑完比赛之后，进行计算得出的，翻译成java识别的预发，就是n个线程执行操作，主线程等到n个子线程执行完毕之后，在继续往下执行。

public static void testcountdownlatch(){
int threadcount = 10;
final countdownlatch latch = new countdownlatch(threadcount);
for(int i=0; i< threadcount; i++){
new thread(new runnable() {
@override
public void run() {
system.out.println("线程" + thread.currentthread().getid() + "开始出发");
try {
thread.sleep(1000);
system.out.println("线程" + thread.currentthread().getid() + "已到达终点");
} catch (interruptedexception e) {
e.printstacktrace();
} fianlly {
latch.countdown();
}
}
}).start();
}
try {
latch.await();
} catch (interruptedexception e) {
e.printstacktrace();
}
system.out.println("10个线程已经执行完毕！开始计算排名");
}

结果:

线程10开始出发
线程13开始出发
线程12开始出发
线程11开始出发
线程14开始出发
线程15开始出发
线程16开始出发
线程17开始出发
线程18开始出发
线程19开始出发
线程14已到达终点
线程15已到达终点
线程13已到达终点
线程12已到达终点
线程10已到达终点
线程11已到达终点
线程16已到达终点
线程17已到达终点
线程18已到达终点
线程19已到达终点
10个线程已经执行完毕！开始计算排名

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持。