java并发编程之CountDownLatch

CountDownLatch 主要是作用是用来维护一个线程控制多个线程，内部是通过一个计数器实现的，当我们创建一个CountDownLatch对象的时候，就需要指定一个数值，这个数值就表示了线程的数量，每当一个线程任务执行完毕，计数器就会减 1，当计数器的值变为0时，就表示所有的线程都已经执行完毕，可以执行后续的程序。

实例分析
CountDownLatch内部依赖Sync实现，而Sync继承AQS。CountDownLatch仅提供了一个构造方法：

// count 指定计数值
public CountDownLatch(int count) {
        if (count < 0) throw new IllegalArgumentException("count < 0");
        this.sync = new Sync(count);
}

sync为CountDownLatch的一个内部类，其定义如下：

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;
            }
        }
    }

通过这个内部类Sync我们可以清楚地看到CountDownLatch是采用共享锁来实现的。
共享锁：可简单的理解为读锁去竞争资源，假如竞争到了，则跟它一起共享这个资源的队列的线程，都要被依次唤醒，共同查这个数据。
await()
CountDownLatch提供await()方法来使当前线程在锁存器倒计数至零之前一直等待，除非线程被中断，定义如下：

public boolean await(long timeout, TimeUnit unit)
        throws InterruptedException {
        return sync.tryAcquireSharedNanos(1, unit.toNanos(timeout));
    }

await其内部使用AQS的acquireSharedInterruptibly(int arg)：

public final boolean tryAcquireSharedNanos(int arg, long nanosTimeout)
            throws InterruptedException {
        if (Thread.interrupted())
            throw new InterruptedException();
        return tryAcquireShared(arg) >= 0 ||
            doAcquireSharedNanos(arg, nanosTimeout);
    }

在内部类Sync中重写了tryAcquireShared(int arg)方法：

 protected int tryAcquireShared(int acquires) {
            return (getState() == 0) ? 1 : -1;
 }

getState()获取同步状态，其值等于计数器的值，从这里我们可以看到如果计数器值不等于0，则会调用doAcquireSharedInterruptibly(int arg)，该方法为一个自旋方法会尝试一直去获取同步状态：

private void doAcquireSharedInterruptibly(int arg)
            throws InterruptedException {
        final Node node = addWaiter(Node.SHARED);
        boolean failed = true;
        try {
            for (;;) {
                final Node p = node.predecessor();
                if (p == head) {
                    /**
                     * 对于CountDownLatch而言，如果计数器值不等于0，那么r 会一直小于0
                     */
                    int r = tryAcquireShared(arg);
                    if (r >= 0) {
                        setHeadAndPropagate(node, r);
                        p.next = null; // help GC
                        failed = false;
                        return;
                    }
                }
                //等待
                if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
                        parkAndCheckInterrupt())
                    throw new InterruptedException();
            }
        } finally {
            if (failed)
                cancelAcquire(node);
        }
    }