Java CountDownLatch解析（下）
编程爱好者联盟 2016-09-18
- 写在前面的话
在上一篇CountDownLatch解析中，我们了解了CountDownLatch的简介、CountDownLatch实用场景、CountDownLatch实现原理中的await()方法，
接下来我们接着来了解它的countDown()方法以及它的示例和优缺点。
- CountDownLatch实现原理
二、CountDownLatch.countDown()
关于同步队列那点事
当部分线程调用await()方法后，它们在同步队列中被挂起，然后自省的检查自己能否满足醒来的条件(还记得那个条件吗？1、state为0，2、该节点为头节点)，
如果满足它将被移除头节点，并将下一个节点设置为头节点。具体如下图：
这个Node是AbstractQueuedSynchronizer(下文简称AQS)中的静态内部类，其中它又有两个属性：
volatile Node prev; volatile Node next;; ;
volatile的prev指向上一个node节点，volatile的next指向下一个node节点。当然如果是头节点，那么它的prev为null，同理尾节点的next为null。
private transient volatile Node head; private transient volatile Node tail;; ;
head和tail是AQS中的属性，它们用来表示同步队列的头节点和尾节点。(有兴趣的同学可以引申看一下 ;transident ;这个关于序列化关键字，这里不展开啦=_=)
了解了同步队列后，接着我们开始线程调用countDown()方法后，到底发生了什么事？这儿咱们可以想象一下，可能计数值会减去1，而且还会判断state是不是等于0，
如果不等于0，这个线程就继续往下走了；如果等于0，那么它可能还需要去叫醒这群挂起的线程。
到底是不是这样呢，别方，跟着笔者一起继续来扒源码。
public void countDown() {
sync.releaseShared(1);
} ; ;当调用CountDownLatch.countDown()后，它转而调用了Sync这个内部类实例的releaseShared()方法。
public final boolean releaseShared(int arg) {
if (tryReleaseShared(arg)) {
doReleaseShared();
return true; //退出该方法
}
return false; //退出该方法
} ; ;在Sync类中并没有releaseShared()方法，所以应该是继承与AQS，咱们看到AQS这个方法中，退出该方法的只有两条路。tryReleaseShared(arg)条件为真执行一个doReleaseShared()退出；条件为假直接退出。
类比我们的猜测，这个条件很有可能就是state是否为0的判断。。。接着来看。
protected boolean tryReleaseShared(int releases) {
for (;;) {//死循环
int c = getState();// 获取主存中的state值
if (c == 0) //state已经为0 直接退出
return false;
int nextc = c-1; // 减一 准备cas更新该值
if (compareAndSetState(c, nextc)) //cas更新
return nextc == 0; //更新成功 判断是否为0 退出；更新失败则继续for循环，直到线程并发更新成功
}
} ; ;看到这儿四不四灵光从脑子喷涌而出啦。我们的猜测是正确的！
private void doReleaseShared() {
for (;;) {//又是一个死循环
Node h = head;
if (h != null && h != tail) {
int ws = h.waitStatus;
if (ws == Node.SIGNAL) {//如果当前节点是SIGNAL意味着，它正在等待一个信号,或者说它在等待被唤醒，因此做两件事，1是重置waitStatus标志位，2是重置成功后,唤醒下一个节点。
if (!compareAndSetWaitStatus(h, Node.SIGNAL, 0))
continue;
unparkSuccessor(h);
}else if (ws == 0 && !compareAndSetWaitStatus(h, 0, Node.PROPAGATE))//如果本身头节点的waitStatus是出于重置状态（waitStatus==0）的，将其设置为“传播”状态。意味着需要将状态向后一个节点传播。
continue;
}
if (h == head)
break;
}
} ; ;同学们(敲黑板...)，我们为啥要执行这个方法呀，因为state已经为0啦，我们该将同步队列中的线程状态设置为共享状态(Node.PROPAGATE，默认状态ws ;== ;0)，并向后传播，实现状态共享。
这就是为啥方法名有个shared，因为这个共享状态需要传播下去，而不是一个节点（线程）独占。看看这个死循环，退出的路只有一条，那就是h==head，即该线程是头节点，且状态为共享状态。
这里再啰嗦一句，可能读者会问，state已经等于0了，我们也通过循环的方式把头节点的状态设置为共享状态，但是它怎么醒过来的呢？既然这样，那我们再看一次上一篇中的代码
private void doAcquireSharedInterruptibly(int arg)
throws InterruptedException {
final Node node = addWaiter(Node.SHARED);// 往同步队列中添加节点
boolean failed = true;
try {
for (;;) {// 一个死循环 跳出循环只有下面两个途径
final Node p = node.predecessor();// 当前线程的前一个节点
if (p == head) {// 如果是首节点
int r = tryAcquireShared(arg);// 这个是不是似曾相识 见上面
if (r >= 0) {
setHeadAndPropagate(node, r);// 处理后续节点
p.next = null; // help GC 这个可以借鉴
failed = false;
return;// 计数值为0 并且为头节点 跳出循环
}
}
if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
parkAndCheckInterrupt())
throw new InterruptedException();// 响应打断 跳出循环
}
} finally {
if (failed)
cancelAcquire(node);// 如果是打断退出的 则移除同步队列节点
}
} ; ;这个就是在同步队列中挂起的线程，它们自旋的形式查看自己是否满足条件醒来（state==0，且为头节点），如果成立将调用setHeadAndPropagate这个方法
private void setHeadAndPropagate(Node node, int propagate) {
Node h = head; // Record old head for check below
setHead(node);
if (propagate > 0 || h == null || h.waitStatus < 0 ||
(h = head) == null || h.waitStatus < 0) {
Node s = node.next;
if (s == null || s.isShared())
doReleaseShared();
}} ; ;这个方法是将当前节点的下一个节点设置为头节点，且它也调用了doReleaseShared这个方法，我们刚才也说了，这个方法就是将头节点设置为共享状态的，由此，共享状态传播下去。
至此，CountDownLatch实现原理中的countDown()方法剖析结束。
- CountDownLatch示例
废话不多说，直接上代码：
package com.test.demo; import java.util.concurrent.CountDownLatch; /** * @Title: TestCountDownLatch.java * @Describe: * @author: Mr.Yanphet * @Email: [email protected] * @date: 2016年9月18日 上午11:22:42 * @version: 1.0 */ public class TestCountDownLatch { private static final int taskNum = 5; static class MyRunnable implements Runnable { private int num; private CountDownLatch cdl; public MyRunnable(int num, CountDownLatch cdl){ this.num = num; this.cdl = cdl; } public void run() { System.out.println("第" + num + "个线程开始执行任务..."); try { Thread.sleep(5 * 1000); // 模拟任务耗时 } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("第" + num + "个线程任务执行结束..."); cdl.countDown(); } } public static void main(String[] args) { CountDownLatch cdl = new CountDownLatch(taskNum); for (int i = 1; i <= taskNum; i++) { MyRunnable mr = new MyRunnable(i, cdl); Thread t = new Thread(mr); t.start(); } System.out.println("等待其他线程完成任务才继续执行..."); try { cdl.await(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("其他线程完成任务,主线程开始执行..."); System.out.println("主线程任务完成，整个任务进度完成..."); } }; ;
执行结果如下：
第4个线程开始执行任务... 第5个线程开始执行任务... 第3个线程开始执行任务... 第2个线程开始执行任务... 第1个线程开始执行任务... 等待其他线程完成任务才继续执行... 第4个线程任务执行结束... 第2个线程任务执行结束... 第1个线程任务执行结束... 第3个线程任务执行结束... 第5个线程任务执行结束... 其他线程完成任务,主线程开始执行... 主线程任务完成，整个任务进度完成...; ;
主线程等待5个子线程执行完任务，才继续往下执行自己的任务。
- CountDownLatch的优缺点
优点：
CountDownLatch的优点毋庸置疑，对使用者而言，你只需要传入一个int型变量控制任务数量即可，至于同步队列的出队入队维护，state变量值的维护对使用者都是透明的，使用方便。
缺点：
CountDownLatch设置了state后就不能更改，也不能循环使用。
以上就是关于CountDownLatch学习的全部内容。因为笔者也是菜鸟，所以站在菜鸟的角度分析源码，难免重复啰嗦。如有任何问题，希望大家指正。谢谢~~~
