CountDownLatch 分析

参考 一行一行源码分析清楚AQS
AQS 独占锁:只能有一个线程持有锁,获取锁失败的线程进入阻塞队列,持有锁的线程释放锁之后会唤醒等待队列中的第一个线程,让其来占有锁
AQS 共享锁:允许多个线程同时持有锁,当队列中的等待线程被唤醒以后就重新尝试获取锁资源,如果成功则唤醒后面还在等待的共享节点并把该唤醒事件传递下去,
即会依次唤醒在该节点后面的所有共享节点

waitStatus 值为0,代表初始化状态,值为-1 代表后续一个节点需要被唤醒。
AQS在判断状态时,通过用waitStatus>0表示取消状态,而waitStatus<0表示有效状态。

CountDownLatch就是利用AQS的共享锁机制来实现的。

假设有4个线程,t1,t2,t3,t4. t1,t2调用countdown()方法,t3,t4调用await()方法

public void await() throws InterruptedException {
    sync.acquireSharedInterruptibly(1);
}
public final void acquireSharedInterruptibly(int arg)
        throws InterruptedException {

    if (Thread.interrupted())
        throw new InterruptedException();
    //  调用 await 的时候,state都是小于 0。
    // 也就是说,这个 if 返回 true,然后往里看
    if (tryAcquireShared(arg) < 0)
        doAcquireSharedInterruptibly(arg);
}
// 只有当 state == 0 的时候,这个方法才会返回 1  state==0 代表可以唤醒阻塞的线程了
protected int tryAcquireShared(int acquires) {
    return (getState() == 0) ? 1 : -1;
}

// 获取共享锁
private void doAcquireSharedInterruptibly(int arg)
    throws InterruptedException {
    // 1. 入队
    final Node node = addWaiter(Node.SHARED);
    boolean failed = true;
    try {
        for (;;) {
            final Node p = node.predecessor();
            if (p == head) {
                // head == p 代表当前节点是阻塞队列的第一个节点 
                //只要 state 不等于 0,那么这个方法返回 -1,也就是下面这个if判断进不去
                int r = tryAcquireShared(arg);
                if (r >= 0) {
                    setHeadAndPropagate(node, r);
                    p.next = null; // help GC
                    failed = false;
                    return;
                }
            }
            // 到 shouldParkAfterFailedAcquire 的时候,t3 将 head 的 waitStatus 值设置为 -1,代表之后的一个线程需要被唤醒
            if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
                //然后进入到 parkAndCheckInterrupt 的时候,t3 挂起。
                parkAndCheckInterrupt())
                throw new InterruptedException();
        }
    } finally {
        if (failed)
            cancelAcquire(node);
    }
}

t4 入队,t4 会将前驱节点 t3 所在节点的 waitStatus 设置为 -1,然后 t4 也挂起。为什么需要把前面节点waitStatus 设置为 -1,我觉得是给定一种信号,共享锁模式下,每个共享节点入队都会把waitStatus 设置为 -1,代表自己后面要被唤醒。接下来,t3 和 t4 就等待唤醒了。

public void countDown() {
    sync.releaseShared(1);
}
public final boolean releaseShared(int arg) {
    // 只有当 state 减为 0 的时候,tryReleaseShared 才返回 true,然后执行唤醒操作
    // 否则只是将 state = state - 1 那么 countDown 方法就结束了
    if (tryReleaseShared(arg)) {
        // 唤醒 await 的线程
        doReleaseShared();
        return true;
    }
    return false;
}

//用CAS自旋的方法实现 state 减 1
protected boolean tryReleaseShared(int releases) {
    for (;;) {
        int c = getState();
        if (c == 0)
            return false;
        int nextc = c-1;
        if (compareAndSetState(c, nextc))
            return nextc == 0;
    }
}

// 开始释放锁,然后执行唤醒操作
private void doReleaseShared() {
    for (;;) {
        Node h = head;
        // 1. h == null: 说明阻塞队列为空
        // 2. h == tail: 说明头结点可能是刚刚初始化的头节点,
        // 或者是普通线程节点,但是此节点既然是头节点了,那么代表已经被唤醒了,阻塞队列没有其他节点了
        // 所以这两种情况不需要进行唤醒后继节点
        if (h != null && h != tail) {
            int ws = h.waitStatus;
            // t3 入队的时候,已经将头节点的 waitStatus 设置为 Node.SIGNAL(-1) 了
            if (ws == Node.SIGNAL) {
               // 利用CAS将前驱节点的waitStatus值置为0,清空当前节点即t3需要被唤醒的信号,
                // 因为马上就要唤醒他了,避免重复唤醒 这里可能CAS失败,下面有解释
                if (!compareAndSetWaitStatus(h, Node.SIGNAL, 0))
                    continue;            // loop to recheck cases
                // 唤醒 head 的后继节点,也就是阻塞队列中的第一个节点 在这里,也就是唤醒 t3
                unparkSuccessor(h);
            }
            else if (ws == 0 &&
                // 这个 CAS 失败的场景是:执行到这里的时候,刚好有一个节点入队,入队会将这个 ws 设置为 -1
                     !compareAndSetWaitStatus(h, 0, Node.PROPAGATE)) // todo
                continue;                // loop on failed CAS
        }
        // 如果到这里的时候,前面唤醒的线程已经占领了 head,那么再循环
        // 否则,就是 head 没变,那么退出循环,
        // 退出循环之后唤醒的线程之后还是会调用这个方法的
        if (h == head)                   // loop if head changed
            break;
    }
}

一旦 t3 被唤醒后,回到 await 的这段代码,parkAndCheckInterrupt 返回,接下来,t3 会进到 setHeadAndPropagate(node, r) 这个方法,先把 自己设置为head ,然后唤醒队列中后续线程:

private void setHeadAndPropagate(Node node, int propagate) {
    Node h = head; // Record old head for check below
    setHead(node);

     
    // 下面说的是,唤醒当前 node 之后的节点,即t3醒了,唤醒t4,t4唤醒t5等等
    //  也就是共享锁的思路
    if (propagate > 0 || h == null || h.waitStatus < 0 ||
        (h = head) == null || h.waitStatus < 0) {
        Node s = node.next;
        if (s == null || s.isShared())
            // 现在的 head 已经不是原来的空节点了,是 t3 的节点
            doReleaseShared();
    }
}

解释下为什么第一个CAS可能会失败:
for 循环第一轮的时候会唤醒 t4,t4 醒后会将自己设置为头节点,如果在 t4 设置头节点后,for 循环才跑到
if (h == head),那么此时会返回 false,for 循环会进入下一轮。t4 唤醒后也会进入到这个方法里面,
那么 for 循环第二轮和 t4 就有可能在这个 CAS 相遇,那么就只会有一个成功了。

最后编辑于
©著作权归作者所有,转载或内容合作请联系作者
  • 序言:七十年代末,一起剥皮案震惊了整个滨河市,随后出现的几起案子,更是在滨河造成了极大的恐慌,老刑警刘岩,带你破解...
    沈念sama阅读 213,864评论 6 494
  • 序言:滨河连续发生了三起死亡事件,死亡现场离奇诡异,居然都是意外死亡,警方通过查阅死者的电脑和手机,发现死者居然都...
    沈念sama阅读 91,175评论 3 387
  • 文/潘晓璐 我一进店门,熙熙楼的掌柜王于贵愁眉苦脸地迎上来,“玉大人,你说我怎么就摊上这事。” “怎么了?”我有些...
    开封第一讲书人阅读 159,401评论 0 349
  • 文/不坏的土叔 我叫张陵,是天一观的道长。 经常有香客问我,道长,这世上最难降的妖魔是什么? 我笑而不...
    开封第一讲书人阅读 57,170评论 1 286
  • 正文 为了忘掉前任,我火速办了婚礼,结果婚礼上,老公的妹妹穿的比我还像新娘。我一直安慰自己,他们只是感情好,可当我...
    茶点故事阅读 66,276评论 6 385
  • 文/花漫 我一把揭开白布。 她就那样静静地躺着,像睡着了一般。 火红的嫁衣衬着肌肤如雪。 梳的纹丝不乱的头发上,一...
    开封第一讲书人阅读 50,364评论 1 292
  • 那天,我揣着相机与录音,去河边找鬼。 笑死,一个胖子当着我的面吹牛,可吹牛的内容都是我干的。 我是一名探鬼主播,决...
    沈念sama阅读 39,401评论 3 412
  • 文/苍兰香墨 我猛地睁开眼,长吁一口气:“原来是场噩梦啊……” “哼!你这毒妇竟也来了?” 一声冷哼从身侧响起,我...
    开封第一讲书人阅读 38,179评论 0 269
  • 序言:老挝万荣一对情侣失踪,失踪者是张志新(化名)和其女友刘颖,没想到半个月后,有当地人在树林里发现了一具尸体,经...
    沈念sama阅读 44,604评论 1 306
  • 正文 独居荒郊野岭守林人离奇死亡,尸身上长有42处带血的脓包…… 初始之章·张勋 以下内容为张勋视角 年9月15日...
    茶点故事阅读 36,902评论 2 328
  • 正文 我和宋清朗相恋三年,在试婚纱的时候发现自己被绿了。 大学时的朋友给我发了我未婚夫和他白月光在一起吃饭的照片。...
    茶点故事阅读 39,070评论 1 341
  • 序言:一个原本活蹦乱跳的男人离奇死亡,死状恐怖,灵堂内的尸体忽然破棺而出,到底是诈尸还是另有隐情,我是刑警宁泽,带...
    沈念sama阅读 34,751评论 4 337
  • 正文 年R本政府宣布,位于F岛的核电站,受9级特大地震影响,放射性物质发生泄漏。R本人自食恶果不足惜,却给世界环境...
    茶点故事阅读 40,380评论 3 319
  • 文/蒙蒙 一、第九天 我趴在偏房一处隐蔽的房顶上张望。 院中可真热闹,春花似锦、人声如沸。这庄子的主人今日做“春日...
    开封第一讲书人阅读 31,077评论 0 21
  • 文/苍兰香墨 我抬头看了看天上的太阳。三九已至,却和暖如春,着一层夹袄步出监牢的瞬间,已是汗流浃背。 一阵脚步声响...
    开封第一讲书人阅读 32,312评论 1 267
  • 我被黑心中介骗来泰国打工, 没想到刚下飞机就差点儿被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留,地道东北人。 一个月前我还...
    沈念sama阅读 46,924评论 2 365
  • 正文 我出身青楼,却偏偏与公主长得像,于是被迫代替她去往敌国和亲。 传闻我的和亲对象是个残疾皇子,可洞房花烛夜当晚...
    茶点故事阅读 43,957评论 2 351