CountDownLatch源码之await()有什么用

这篇文章主要介绍CountDownLatch源码之await()有什么用，文中介绍的非常详细，具有一定的参考价值，感兴趣的小伙伴们一定要看完！

具体内容如下

我们已经知道await 能够让当前线程处于阻塞状态，直到锁存器计数为零（或者线程中断）。

下面是它的源码。

end.await();   ↓public void await() throws InterruptedException {  sync.acquireSharedInterruptibly(1);}

sync 是CountDownLatch的内部类。下面是它的定义。

private static final class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {　　...}

它继承了AbstractQueuedSynchronizer。AbstractQueuedSynchronizer 这个类在java线程中属于一个非常重要的类。

它提供了一个框架来实现阻塞锁，以及依赖FIFO等待队列的相关同步器（比如信号、事件等）。

继续走下去，就跳到 AbstractQueuedSynchronizer 这个类中。

sync.acquireSharedInterruptibly(1);   ↓public final void acquireSharedInterruptibly(int arg) //AbstractQueuedSynchronizer      throws InterruptedException {  if (Thread.interrupted())    throw new InterruptedException();  if (tryAcquireShared(arg) < 0)    doAcquireSharedInterruptibly(arg);}

这里有两个判断，首先判断线程是否中断，然后再进行下一个判断，这里我们主要看看第二个判断。

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

需要注意的是 tryAcquireShared 这个方法是在Sync 中实现的。

AbstractQueuedSynchronizer 中虽然也有对它的实现，但是默认的实现是抛一个异常。

tryAcquireShared 这个方法是用来查询当前对象的状态是否能够被允许获取锁。

我们可以看到Sync 中是通过判断state 是否为0 来返回对应的 int 值的。

那么 state 又代表什么？

/** * The synchronization state. */  private volatile int state;

上面代码很清楚的表明 state 是表示同步的状态 。

需要注意的是 state 使用 volatile 关键字修饰。

volatile 关键字能够保证 state 的修改立即被更新到主存，当有其他线程需要读取时，会去内存中读取新值。

也就是保证了state的可见性。是最新的数据。

走到这里 state 是多少呢？

这里我们就需要看一看CountDownLatch 的 构造函数了。

CountDownLatch end = new CountDownLatch(2);  ↓public CountDownLatch(int count) {  if (count < 0) throw new IllegalArgumentException("count < 0");  this.sync = new Sync(count);}  ↓Sync(int count) {  setState(count);}

原来构造函数中的数字就是这个作用啊，用来set state 。

所以我们这里state == 2 了。tryAcquireShared 就返回 -1。进入到下面

doAcquireSharedInterruptibly(arg);  ↓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) {          int r = tryAcquireShared(arg);          if (r >= 0) {            setHeadAndPropagate(node, r);            p.next = null; // help GC            failed = false;            return;          }        }        if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&          parkAndCheckInterrupt())          throw new InterruptedException();      }    } finally {      if (failed)        cancelAcquire(node);    }  }

OK，这段代码有点长，里面还调用了几个函数。我们一行一行的看。

第一行 出现了一个新的类 Node。

Node 是AQS（AbstractQueuedSynchronizer）类中的内部类，定义了一种链式结构。如下所示。

   +------+ prev +-----+    +-----+head |   | <---- |   | <---- |   | tail   +------+    +-----+    +-----+

千万记住这个结构。

第一行代码中还有一个方法 addWaiter(Node.SHARED) 。

addWaiter(Node.SHARED) //Node.SHARED 表示该结点处于共享模式  ↓private Node addWaiter(Node mode) {  Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode);  // Try the fast path of enq; backup to full enq on failure  Node pred = tail; // private transient volatile Node tail;  if (pred != null) {    node.prev = pred;    if (compareAndSetTail(pred, node)) {      pred.next = node;      return node;    }  }  enq(node);  return node;}

首先是构造了一个Node，将当前的线程存进去了，模式是共享模式。

tail 表示 这个等待队列的队尾，此刻是null. 所以 pred == null ，进入到enq(node) ;

enq(node)  ↓private Node enq(final Node node) {  for (;;) {    Node t = tail;    if (t == null) { // Must initialize      if (compareAndSetHead(new Node()))        tail = head;    } else {      node.prev = t;      if (compareAndSetTail(t, node)) {        t.next = node;        return t;      }    }  }}

同样tail 为 null , 进入到 compareAndSetHead 。

compareAndSetHead(new Node())  ↓/** * CAS head field. Used only by enq. */private final boolean compareAndSetHead(Node update) {  return unsafe.compareAndSwapObject(this, headOffset, null, update);}

这是一个CAS操作，如果head 是 null 的话，等待队列的 head 就会被设置为 update 的值，也就是一个新的结点。

tail = head; 那么此时 tail 也不再是null了。进入下一次的循环。

这次首先将node 的 prev 指针指向 tail ，然后通过一个CAS 操作将node 设置为尾部，并返回了队列的 tail ，也就是 node 。

等待队列的模型变化如下

  +------+ prev   +----------------+head(tail) |   | <---- node | currentThread |      +------+      +----------------+                ↓              +------+ prev      +----------------+head  |   | <---- node(tail) | currentThread |    +------+         +----------------+

ok，到了这里await 方法 就返回了，是一个 thread 等于当前线程的Node。

返回到 doAcquireSharedInterruptibly(int arg) 中，进入下面循环。

for (;;) {  final Node p = node.predecessor();  if (p == head) {    int r = tryAcquireShared(arg);    if (r >= 0) {      setHeadAndPropagate(node, r);      p.next = null; // help GC      failed = false;      return;    }  }  if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&    parkAndCheckInterrupt())    throw new InterruptedException();}

这个时候假设state 仍然大于0，那么此时 r < 0，所以进入到 shouldParkAfterFailedAcquire 这个方法 。

shouldParkAfterFailedAcquire(p, node)  ↓private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {  int ws = pred.waitStatus;  if (ws == Node.SIGNAL) //static final int SIGNAL  = -1;    /*     * This node has already set status asking a release     * to signal it, so it can safely park.     */    return true;  if (ws > 0) {    /*     * Predecessor was cancelled. Skip over predecessors and     * indicate retry.     */    do {      node.prev = pred = pred.prev;    } while (pred.waitStatus > 0);    pred.next = node;  } else {    /*     * waitStatus must be 0 or PROPAGATE. Indicate that we     * need a signal, but don't park yet. Caller will need to     * retry to make sure it cannot acquire before parking.     */    compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);  }  return false;}  ↓/** * CAS waitStatus field of a node. */private static final boolean compareAndSetWaitStatus(Node node,                           int expect,                           int update) {  return unsafe.compareAndSwapInt(node, waitStatusOffset,                  expect, update);}

可以看到 shouldParkAfterFailedAcquire 也是一路走，走到 compareAndSetWaitStatus。

compareAndSetWaitStatus 将 prev 的 waitStatus 设置为 Node.SIGNAL 。

Node.SIGNAL 表示后续结点中的线程需要被unparking（类似被唤醒的意思）。该方法返回false。

经过这轮循环，队列模型变成下面状态

+--------------------------+  prev      +------------------+head  | waitStatus = Node.SIGNAL | <---- node(tail) | currentThread  |    +--------------------------+         +------------------+

因为shouldParkAfterFailedAcquire返回的是false，所以后面这个条件就不再看了。继续 for (;;) 中的循环。

如果state仍然大于0，再次进入到 shouldParkAfterFailedAcquire。

这次因为head 中的waitStatus 为 Node.SIGNAL ，所以 shouldParkAfterFailedAcquire 返回true。

这次就需要看parkAndCheckInterrupt 这个方法了。

 private final boolean parkAndCheckInterrupt() {    LockSupport.park(this);    return Thread.interrupted();  }

ok，线程没有被中断，所以，返回false。继续 for (;;) 中的循环。

如果state 一直大于0，并且线程一直未被中断，那么就一直在这个循环中。也就是我们上篇文章说的裁判一直不愿意宣布比赛结束的情况。

那么什么情况下跳出循环呢？也就是什么情况下state 会 小于0呢？ 下一篇文章 我将说明。

总结一下，await() 方法 其实就是初始化一个队列，将需要等待的线程（state > 0）加入一个队列中，并用waitStatus 标记后继结点的线程状态。

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