CountDownLatch 核心源码解析

1 基本设计

一种同步辅助，允许一个或多个线程等待，直到在其他线程中执行的一组操作完成。
CountDownLatch 是用给定的 count 初始化的。由于调用了countDown()方法，await 方法阻塞，直到当前计数为零，之后释放所有等待线程，并立即返回任何后续的 await 调用。这是一种一次性现象——计数无法重置。如果需要重置计数的版本，可以考虑使用CyclicBarrier。

CountDownLatch 是一种通用的同步工具，可以用于多种用途。count为1时初始化的CountDownLatch用作简单的 on/off 的 latch或gate:所有调用wait的线程都在gate处等待，直到调用countDown()的线程打开它。一个初始化为N的CountDownLatch可以用来让一个线程等待，直到N个线程完成某个动作，或者某个动作已经完成N次。

CountDownLatch的一个有用的特性是，它不需要调用倒计时的线程等待计数达到0才继续，它只是防止任何线程继续等待，直到所有线程都通过。

2 类架构

2.1 UML 图

2.2 继承关系

可以看出，CountDownLatch并无显式地继承什么接口或类。

2.3 构造函数细节

• 构造一个用给定计数初始化的CountDownLatch。
  
• 参数 count
  在线程通过await()之前必须调用countDown()的次数

CountDownLatch 的 state 并不是 AQS 的默认值 0，而是可赋值的，就是在 CountDownLatch 初始化时，count 就代表了 state 的初始化值

• new Sync(count) 其实就是调用了内部类 Sync 的如下构造函数
  

count 表示我们希望等待的线程数，可能是

• 等待一组线程全部启动完成，或者
• 等待一组线程全部执行完成

2.4 内部类

和 ReentrantLock 一样，CountDownLatch类也存在一个内部同步器 Sync，继承了 AbstractQueuedSynchronizer

• 这也是唯一的属性
  

  private static final class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
    private static final long serialVersionUID = 4982264981922014374L;
    // 构造方法
    Sync(int count) {
        setState(count);
    }
    // 返回当前计数
    int getCount() {
        return getState();
    }
    // 在共享模式下获取锁
    protected int tryAcquireShared(int acquires) {
        return (getState() == 0) ? 1 : -1;
    }
     // 共享模式下的锁释放
    protected boolean tryReleaseShared(int releases) {
        // 降低计数器; 至 0 时发出信号
        for (;;) {
            // 获取锁状态
            int c = getState();
            // 锁未被任何线程持有
            if (c == 0)
                return false;
            int nextc = c-1;
            if (compareAndSetState(c, nextc))
                return nextc == 0;
        }
    }
  }

3 await

可以叫做等待，也可以称之为加锁。

3.1 无参

造成当前线程等待，直到锁存器计数到零，除非线程被中断。
如果当前计数为零，则此方法立即返回。

如果当前线程数大于0，则当前线程将出于线程调度的目的而禁用，并处于睡眠状态，直到发生以下两种情况之一:

• 由于调用了countDown()方法，计数为零
• 其他线程中断了当前线程

如果当前线程:

• 在进入此方法时已设置其中断状态;或者
• 在等待时被中断

就会抛 InterruptedException，并清除当前线程的中断状态。

无参版 await 内部使用的是 acquireSharedInterruptibly 方法，实现在 AQS 中的 final 方法

1. 使用CountDownLatch 的内部类 Sync 重写的tryAcquireShared 方法尝试获得锁，如果获取了锁直接返回，获取不到锁走 2
2. 获取不到锁，用 Node 封装一下当前线程，追加到同步队列的尾部，等待在合适的时机去获得锁，本步已完全实现在 AQS 中

tryAcquireShared