xinyin025/learn.lianglianglee.com
1
0
Fork 0
mirror of https://github.com/zhwei820/learn.lianglianglee.com.git synced 2025-09-17 08:46:40 +08:00
Code Issues Actions Packages Projects Releases Wiki Activity
master
learn.lianglianglee.com/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/77 AQS 在 CountDownLatch 等类中的应用原理是什么？.md.html
周伟 0f006e4e9b add
2022-05-11 18:57:05 +08:00

1769 lines
42 KiB
HTML
Raw Permalink Blame History

This file contains ambiguous Unicode characters

This file contains Unicode characters that might be confused with other characters. If you think that this is intentional, you can safely ignore this warning. Use the Escape button to reveal them.

<!DOCTYPE html>
<!-- saved from url=(0046)https://kaiiiz.github.io/hexo-theme-book-demo/ -->
<html xmlns="http://www.w3.org/1999/xhtml">
<head>
<head>
<meta http-equiv="Content-Type" content="text/html; charset=UTF-8">
<meta name="viewport" content="width=device-width, initial-scale=1, maximum-scale=1.0, user-scalable=no">
<link rel="icon" href="/static/favicon.png">
<title>77 AQS 在 CountDownLatch 等类中的应用原理是什么？.md.html</title>
<!-- Spectre.css framework -->
<link rel="stylesheet" href="/static/index.css">
<!-- theme css & js -->
<meta name="generator" content="Hexo 4.2.0">
</head>
<body>
<div class="book-container">
<div class="book-sidebar">
<div class="book-brand">
<a href="/">
<img src="/static/favicon.png">
<span>技术文章摘抄</span>
</a>
</div>
<div class="book-menu uncollapsible">
<ul class="uncollapsible">
<li><a href="/" class="current-tab">首页</a></li>
</ul>
<ul class="uncollapsible">
<li><a href="../">上一级</a></li>
</ul>
<ul class="uncollapsible">
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/00 由点及面，搭建你的 Java 并发知识网.md.html">00 由点及面，搭建你的 Java 并发知识网.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/01 为何说只有 1 种实现线程的方法？.md.html">01 为何说只有 1 种实现线程的方法？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/02 如何正确停止线程？为什么 volatile 标记位的停止方法是错误的？.md.html">02 如何正确停止线程？为什么 volatile 标记位的停止方法是错误的？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/03 线程是如何在 6 种状态之间转换的？.md.html">03 线程是如何在 6 种状态之间转换的？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/04 waitnotifynotifyAll 方法的使用注意事项？.md.html">04 waitnotifynotifyAll 方法的使用注意事项？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/05 有哪几种实现生产者消费者模式的方法？.md.html">05 有哪几种实现生产者消费者模式的方法？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/06 一共有哪 3 类线程安全问题？.md.html">06 一共有哪 3 类线程安全问题？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/07 哪些场景需要额外注意线程安全问题？.md.html">07 哪些场景需要额外注意线程安全问题？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/08 为什么多线程会带来性能问题？.md.html">08 为什么多线程会带来性能问题？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/09 使用线程池比手动创建线程好在哪里？.md.html">09 使用线程池比手动创建线程好在哪里？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/10 线程池的各个参数的含义？.md.html">10 线程池的各个参数的含义？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/11 线程池有哪 4 种拒绝策略？.md.html">11 线程池有哪 4 种拒绝策略？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/12 有哪 6 种常见的线程池？什么是 Java8 的 ForkJoinPool？.md.html">12 有哪 6 种常见的线程池？什么是 Java8 的 ForkJoinPool？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/13 线程池常用的阻塞队列有哪些？.md.html">13 线程池常用的阻塞队列有哪些？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/14 为什么不应该自动创建线程池？.md.html">14 为什么不应该自动创建线程池？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/15 合适的线程数量是多少？CPU 核心数和线程数的关系？.md.html">15 合适的线程数量是多少？CPU 核心数和线程数的关系？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/16 如何根据实际需要，定制自己的线程池？.md.html">16 如何根据实际需要，定制自己的线程池？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/17 如何正确关闭线程池？shutdown 和 shutdownNow 的区别？.md.html">17 如何正确关闭线程池？shutdown 和 shutdownNow 的区别？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/18 线程池实现“线程复用”的原理？.md.html">18 线程池实现“线程复用”的原理？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/19 你知道哪几种锁？分别有什么特点？.md.html">19 你知道哪几种锁？分别有什么特点？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/20 悲观锁和乐观锁的本质是什么？.md.html">20 悲观锁和乐观锁的本质是什么？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/21 如何看到 synchronized 背后的“monitor 锁”？.md.html">21 如何看到 synchronized 背后的“monitor 锁”？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/22 synchronized 和 Lock 孰优孰劣，如何选择？.md.html">22 synchronized 和 Lock 孰优孰劣，如何选择？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/23 Lock 有哪几个常用方法？分别有什么用？.md.html">23 Lock 有哪几个常用方法？分别有什么用？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/24 讲一讲公平锁和非公平锁，为什么要“非公平”？.md.html">24 讲一讲公平锁和非公平锁，为什么要“非公平”？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/25 读写锁 ReadWriteLock 获取锁有哪些规则？.md.html">25 读写锁 ReadWriteLock 获取锁有哪些规则？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/26 读锁应该插队吗？什么是读写锁的升降级？.md.html">26 读锁应该插队吗？什么是读写锁的升降级？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/27 什么是自旋锁？自旋的好处和后果是什么呢？.md.html">27 什么是自旋锁？自旋的好处和后果是什么呢？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/28 JVM 对锁进行了哪些优化？.md.html">28 JVM 对锁进行了哪些优化？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/29 HashMap 为什么是线程不安全的？.md.html">29 HashMap 为什么是线程不安全的？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/30 ConcurrentHashMap 在 Java7 和 8 有何不同？.md.html">30 ConcurrentHashMap 在 Java7 和 8 有何不同？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/31 为什么 Map 桶中超过 8 个才转为红黑树？.md.html">31 为什么 Map 桶中超过 8 个才转为红黑树？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/32 同样是线程安全，ConcurrentHashMap 和 Hashtable 的区别.md.html">32 同样是线程安全，ConcurrentHashMap 和 Hashtable 的区别.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/33 CopyOnWriteArrayList 有什么特点？.md.html">33 CopyOnWriteArrayList 有什么特点？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/34 什么是阻塞队列？.md.html">34 什么是阻塞队列？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/35 阻塞队列包含哪些常用的方法？add、offer、put 等方法的区别？.md.html">35 阻塞队列包含哪些常用的方法？add、offer、put 等方法的区别？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/36 有哪几种常见的阻塞队列？.md.html">36 有哪几种常见的阻塞队列？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/37 阻塞和非阻塞队列的并发安全原理是什么？.md.html">37 阻塞和非阻塞队列的并发安全原理是什么？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/38 如何选择适合自己的阻塞队列？.md.html">38 如何选择适合自己的阻塞队列？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/39 原子类是如何利用 CAS 保证线程安全的？.md.html">39 原子类是如何利用 CAS 保证线程安全的？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/40 AtomicInteger 在高并发下性能不好，如何解决？为什么？.md.html">40 AtomicInteger 在高并发下性能不好，如何解决？为什么？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/41 原子类和 volatile 有什么异同？.md.html">41 原子类和 volatile 有什么异同？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/42 AtomicInteger 和 synchronized 的异同点？.md.html">42 AtomicInteger 和 synchronized 的异同点？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/43 Java 8 中 Adder 和 Accumulator 有什么区别？.md.html">43 Java 8 中 Adder 和 Accumulator 有什么区别？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/44 ThreadLocal 适合用在哪些实际生产的场景中？.md.html">44 ThreadLocal 适合用在哪些实际生产的场景中？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/45 ThreadLocal 是用来解决共享资源的多线程访问的问题吗？.md.html">45 ThreadLocal 是用来解决共享资源的多线程访问的问题吗？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/46 多个 ThreadLocal 在 Thread 中的 threadlocals 里是怎么存储的？.md.html">46 多个 ThreadLocal 在 Thread 中的 threadlocals 里是怎么存储的？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/47 内存泄漏——为何每次用完 ThreadLocal 都要调用 remove()？.md.html">47 内存泄漏——为何每次用完 ThreadLocal 都要调用 remove()？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/48 Callable 和 Runnable 的不同？.md.html">48 Callable 和 Runnable 的不同？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/49 Future 的主要功能是什么？.md.html">49 Future 的主要功能是什么？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/50 使用 Future 有哪些注意点？Future 产生新的线程了吗？.md.html">50 使用 Future 有哪些注意点？Future 产生新的线程了吗？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/51 如何利用 CompletableFuture 实现“旅游平台”问题？.md.html">51 如何利用 CompletableFuture 实现“旅游平台”问题？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/52 信号量能被 FixedThreadPool 替代吗？.md.html">52 信号量能被 FixedThreadPool 替代吗？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/53 CountDownLatch 是如何安排线程执行顺序的？.md.html">53 CountDownLatch 是如何安排线程执行顺序的？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/54 CyclicBarrier 和 CountdownLatch 有什么异同？.md.html">54 CyclicBarrier 和 CountdownLatch 有什么异同？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/55 Condition、object.wait() 和 notify() 的关系？.md.html">55 Condition、object.wait() 和 notify() 的关系？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/56 讲一讲什么是 Java 内存模型？.md.html">56 讲一讲什么是 Java 内存模型？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/57 什么是指令重排序？为什么要重排序？.md.html">57 什么是指令重排序？为什么要重排序？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/58 Java 中的原子操作有哪些注意事项？.md.html">58 Java 中的原子操作有哪些注意事项？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/59 什么是“内存可见性”问题？.md.html">59 什么是“内存可见性”问题？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/60 主内存和工作内存的关系？.md.html">60 主内存和工作内存的关系？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/61 什么是 happens-before 规则？.md.html">61 什么是 happens-before 规则？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/62 volatile 的作用是什么？与 synchronized 有什么异同？.md.html">62 volatile 的作用是什么？与 synchronized 有什么异同？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/63 单例模式的双重检查锁模式为什么必须加 volatile？.md.html">63 单例模式的双重检查锁模式为什么必须加 volatile？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/64 你知道什么是 CAS 吗？.md.html">64 你知道什么是 CAS 吗？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/65 CAS 和乐观锁的关系，什么时候会用到 CAS？.md.html">65 CAS 和乐观锁的关系，什么时候会用到 CAS？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/66 CAS 有什么缺点？.md.html">66 CAS 有什么缺点？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/67 如何写一个必然死锁的例子？.md.html">67 如何写一个必然死锁的例子？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/68 发生死锁必须满足哪 4 个条件？.md.html">68 发生死锁必须满足哪 4 个条件？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/69 如何用命令行和代码定位死锁？.md.html">69 如何用命令行和代码定位死锁？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/70 有哪些解决死锁问题的策略？.md.html">70 有哪些解决死锁问题的策略？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/71 讲一讲经典的哲学家就餐问题.md.html">71 讲一讲经典的哲学家就餐问题.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/72 final 的三种用法是什么？.md.html">72 final 的三种用法是什么？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/73 为什么加了 final 却依然无法拥有“不变性”？.md.html">73 为什么加了 final 却依然无法拥有“不变性”？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/74 为什么 String 被设计为是不可变的？.md.html">74 为什么 String 被设计为是不可变的？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/75 为什么需要 AQS？AQS 的作用和重要性是什么？.md.html">75 为什么需要 AQS？AQS 的作用和重要性是什么？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/76 AQS 的内部原理是什么样的？.md.html">76 AQS 的内部原理是什么样的？.md.html</a>
</li>
<li>
<a class="current-tab" href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/77 AQS 在 CountDownLatch 等类中的应用原理是什么？.md.html">77 AQS 在 CountDownLatch 等类中的应用原理是什么？.md.html</a>
</li>
<li>
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/78 一份独家的 Java 并发工具图谱.md.html">78 一份独家的 Java 并发工具图谱.md.html</a>
</li>
</ul>
</div>
</div>
<div class="sidebar-toggle" onclick="sidebar_toggle()" onmouseover="add_inner()" onmouseleave="remove_inner()">
<div class="sidebar-toggle-inner"></div>
</div>
<script>
function add_inner() {
let inner = document.querySelector('.sidebar-toggle-inner')
inner.classList.add('show')
}
function remove_inner() {
let inner = document.querySelector('.sidebar-toggle-inner')
inner.classList.remove('show')
}
function sidebar_toggle() {
let sidebar_toggle = document.querySelector('.sidebar-toggle')
let sidebar = document.querySelector('.book-sidebar')
let content = document.querySelector('.off-canvas-content')
if (sidebar_toggle.classList.contains('extend')) { // show
sidebar_toggle.classList.remove('extend')
sidebar.classList.remove('hide')
content.classList.remove('extend')
} else { // hide
sidebar_toggle.classList.add('extend')
sidebar.classList.add('hide')
content.classList.add('extend')
}
}
function open_sidebar() {
let sidebar = document.querySelector('.book-sidebar')
let overlay = document.querySelector('.off-canvas-overlay')
sidebar.classList.add('show')
overlay.classList.add('show')
}
function hide_canvas() {
let sidebar = document.querySelector('.book-sidebar')
let overlay = document.querySelector('.off-canvas-overlay')
sidebar.classList.remove('show')
overlay.classList.remove('show')
}
</script>
<div class="off-canvas-content">
<div class="columns">
<div class="column col-12 col-lg-12">
<div class="book-navbar">
<!-- For Responsive Layout -->
<header class="navbar">
<section class="navbar-section">
<a onclick="open_sidebar()">
<i class="icon icon-menu"></i>
</a>
</section>
</header>
</div>
<div class="book-content" style="max-width: 960px; margin: 0 auto;
overflow-x: auto;
overflow-y: hidden;">
<div class="book-post">
<p id="tip" align="center"></p>
<div><h1>77 AQS 在 CountDownLatch 等类中的应用原理是什么？</h1>
<p>本课时我们主要讲解 AQS 在 CountDownLatch 类中的应用原理，即在 CountDownLatch 中如何利用 AQS 去实现 CountDownLatch 自己的线程协作逻辑的。本课时会包含一定的源码分析。</p>
<h3>AQS 用法</h3>
<p>我们先讲一下 AQS 的用法。如果想使用 AQS 来写一个自己的线程协作工具类，通常而言是分为以下三步，这也是 JDK 里<strong>利用 AQS 类的主要步骤</strong>：</p>
<ul>
<li><strong>第一步</strong>，新建一个自己的线程协作工具类，在内部写一个 Sync 类，该 Sync 类继承 AbstractQueuedSynchronizer，即 AQS；</li>
<li><strong>第二步</strong>，想好设计的线程协作工具类的协作逻辑，在 Sync 类里，根据是否是独占，来重写对应的方法。如果是独占，则重写 tryAcquire 和 tryRelease 等方法；如果是非独占，则重写 tryAcquireShared 和 tryReleaseShared 等方法；</li>
<li><strong>第三步</strong>，在自己的线程协作工具类中，实现获取/释放的相关方法，并在里面调用 AQS 对应的方法，如果是独占则调用 acquire 或 release 等方法，非独占则调用 acquireShared 或 releaseShared 或 acquireSharedInterruptibly 等方法。</li>
</ul>
<p>通过这三步就可以实现对 AQS 的利用了。由于这三个步骤是经过浓缩和提炼的，所以现在你可能感觉有些不太容易理解，我们后面会有具体的实例来帮助理解，这里先有一个初步的印象即可。</p>
<p>你可能注意到了，上面的第二步是根据某些条件来重写特定的一部分方法，这个做法好像之前很少遇到过，或者说你可能会想，是不是有更好的做法？比如通过实现接口的方式，因为实现某一个接口之后，自然就知道需要重写其中哪些方法了，为什么要先继承类，然后自己去判断选择哪些方法进行重写呢？这不是自己给自己设置障碍吗？</p>
<p>关于这个问题的答案，其实在 AQS 的原作者 Doug Lea 的论文中已经进行了说明，他认为如果是实现接口的话，那<strong>每一个抽象方法都需要实现</strong>。比如你把整个 AQS 作为接口，那么需要实现的方法有很多，包括 tryAcquire、tryRelease、tryAcquireShared、tryReleaseShared 等，但是实际上我们并不是每个方法都需要重写，根据需求的不同，有选择的去实现一部分就足以了，所以就设计为不采用实现接口，而采用继承类并重写方法的形式。</p>
<p>那可能你又有疑问了，继承类后，是不强制要求重写方法的，所以如果我们一个方法都不重写，行不行呢？答案是，如果不重写刚才所讲的 tryAcquire 等方法，是不行的，因为在执行的时候会抛出异常，我们来看下 AQS 对这些方法的默认的实现就知道了。</p>
<p>下面有四个方法的代码，分别是 tryAcquire、tryRelease、tryAcquireShared 和 tryReleaseShared 方法：</p>
<pre><code class="language-java">protected boolean tryAcquire(int arg) {
throw new UnsupportedOperationException();
}
protected boolean tryRelease(int arg) {
throw new UnsupportedOperationException();
}
protected int tryAcquireShared(int arg) {
throw new UnsupportedOperationException();
}
protected boolean tryReleaseShared(int arg) {
throw new UnsupportedOperationException();
}
</code></pre>
<p>可以看到它们内部只有一行实现代码，就是直接抛出异常，所以要求我们在继承 AQS 之后，必须把相关方法去重写、覆盖，这样未来我们写的线程协作类才能正常的运行。</p>
<h3>AQS 在 CountDownLatch 的应用</h3>
<p>上面讲了使用 AQS 的基本流程，现在我们用例子来帮助理解，一起来看看 AQS 在 CountDownLatch 中的应用。</p>
<p>在 CountDownLatch 里面有一个子类，该类的类名叫 <strong>Sync，这个类正是继承自 AQS</strong>。下面给出了 CountDownLatch 部分代码的截取：</p>
<pre><code class="language-java">public class CountDownLatch {
/**
* Synchronization control For CountDownLatch.
* Uses AQS state to represent count.
*/
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;
}
}
}
private final Sync sync;
//省略其他代码...
}
</code></pre>
<p>可以很明显看到最开始一个 Sync 类继承了 AQS，这正是上一节所讲的“第一步，新建一个自己的线程协作工具类，在内部写一个 Sync 类，该 Sync 类继承 AbstractQueuedSynchronizer，即 AQS”。而在 CountDownLatch 里面还有一个 sync 的变量，正是 Sync 类的一个对象。</p>
<p>同时，我们看到，Sync 不但继承了 AQS 类，而且<strong>还重写了 tryAcquireShared 和 tryReleaseShared 方法</strong>，这正对应了“第二步，想好设计的线程协作工具类的协作逻辑，在 Sync 类里，根据是否是独占，来重写对应的方法。如果是独占，则重写 tryAcquire 或 tryRelease 等方法；如果是非独占，则重写 tryAcquireShared 和 tryReleaseShared 等方法”。</p>
<p>这里的 CountDownLatch 属于非独占的类型，因此它重写了 tryAcquireShared 和 tryReleaseShared 方法，那么这两个方法的具体含义是什么呢？别急，接下来就让我们对 CountDownLatch 类里面最重要的 4 个方法进行分析，逐步揭开它的神秘面纱。</p>
<h4>构造函数</h4>
<p>首先来看看构造函数。CountDownLatch 只有一个构造方法，传入的参数是需要“倒数”的次数，每次调用 countDown 方法就会倒数 1，直到达到了最开始设定的次数之后，相当于是“打开了门闩”，所以之前在等待的线程可以继续工作了。</p>
<p>我们具体来看下构造函数的代码：</p>
<pre><code class="language-java">public CountDownLatch(int count) {
if (count &lt; 0) throw new IllegalArgumentException(&quot;count &lt; 0&quot;);
this.sync = new Sync(count);
}
</code></pre>
<p>从代码中可以看到，当 count &lt; 0 时会抛出异常，当 count &gt; = 0，即代码 this.sync = new Sync( count ) ，往 Sync 中传入了 count，这个里的 Sync 的构造方法如下：</p>
<pre><code class="language-java">Sync(int count) {
setState(count);
}
</code></pre>
<p>该构造函数调用了 AQS 的 setState 方法，并且把 count 传进去了，而 setState 正是给 AQS 中的 state 变量赋值的，代码如下：</p>
<pre><code class="language-java">protected final void setState(int newState) {
state = newState;
}
</code></pre>
<p>所以我们通过 CountDownLatch 构造函数将传入的 count <strong>最终传递到 AQS 内部的 state 变量</strong>，给 state 赋值，state 就代表还需要倒数的次数。</p>
<h4>getCount</h4>
<p>接下来介绍 getCount 方法，该方法的作用是获取当前剩余的还需要“倒数”的数量，getCount 方法的源码如下：</p>
<pre><code class="language-java">public long getCount() {
return sync.getCount();
}
</code></pre>
<p>该方法 return 的是 sync 的 getCount：</p>
<pre><code class="language-java">int getCount() {
return getState();
}
</code></pre>
<p>我们一步步把源码追踪下去，getCount 方法调用的是 AQS 的 getState：</p>
<pre><code class="language-java">protected final int getState() {
return state;
}
</code></pre>
<p>如代码所示，protected final int getState 方法直接 return 的就是 state 的值，所以最终它获取到的就在 AQS 中 state 变量的值。</p>
<h4>countDown</h4>
<p>我们再来看看 countDown 方法，该方法其实就是 CountDownLatch 的“<strong>释放</strong>”方法，下面来看下源码：</p>
<pre><code class="language-java">public void countDown() {
sync.releaseShared(1);
}
</code></pre>
<p>在 countDown 方法中调用的是 sync 的 releaseShared 方法：</p>
<pre><code class="language-java">public final boolean releaseShared(int arg) {
if (tryReleaseShared(arg)) {
doReleaseShared();
return true;
}
return false;
}
</code></pre>
<p>可以看出，releaseShared 先进行 if 判断，判断 tryReleaseShared 方法的返回结果，因此先把目光聚焦到 tryReleaseShared 方法中，tryReleaseShared 源码如下所示 ：</p>
<pre><code class="language-java">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;
}
}
</code></pre>
<p>方法内是一个 for 的死循环，在循环体中，最开始是通过 getState 拿到当前 state 的值并赋值给变量 c，这个 c 可以理解为是 count 的缩写，如果此时 c = 0，则意味着已经倒数为零了，会直接会执行下面的 return false 语句，一旦 tryReleaseShared 方法返回 false，再往上看上一层的 releaseShared 方法，就会直接跳过整个 if (tryReleaseShared(arg)) 代码块，直接返回 false，相当于 releaseShared 方法不产生效果，也就意味着 countDown 方法不产生效果。</p>
<p>再回到 tryReleaseShared 方法中往下看 return false 下面的语句，如果 c 不等于 0，在这里会先把 c-1 的值赋给 nextc，然后再利用 CAS 尝试把 nextc 赋值到 state 上。如果赋值成功就代表本次 countDown 方法操作成功，也就意味着把 AQS 内部的 state 值减了 1。最后，是 return nextc == 0，如果 nextc 为 0，意味着本次倒数后恰好达到了规定的倒数次数，门闩应当在此时打开，所以 tryReleaseShared 方法会返回 true，那么再回到之前的 releaseShared 方法中，可以看到，接下来会调用 doReleaseShared 方法，效果是<strong>对之前阻塞的线程进行唤醒，让它们继续执行</strong>。</p>
<p>如果结合具体的数来分析，可能会更清晰。假设 c = 2，则代表需要倒数的值是 2，nextc = c-1，所以 nextc 就是 1，然后利用 CAS 尝试把 state 设置为 1，假设设置成功，最后会 return nextc == 0，此时 nextc 等于 1，不等于 0，所以返回 false，也就意味着 countDown 之后成功修改了 state 的值，把它减 1 了，但并没有唤醒线程。</p>
<p>下一次执行 countDown时，c 的值就是 1，而 nextc = c - 1，所以 nextc 等于 0，若这时 CAS 操作成功，最后 return nextc == 0，所以方法返回 true，一旦 tryReleaseShared 方法 return true，则 releaseShared 方法会调用 doReleaseShared 方法，把所有之前阻塞的线程都唤醒。</p>
<h4>await</h4>
<p>接着我们来看看 await 方法，该方法是 CountDownLatch 的“<strong>获取</strong>”方法，调用 await 方法会把线程阻塞，直到倒数为 0 才能继续执行。await 方法和 countDown 是配对的，追踪源码可以看到 await 方法的实现：</p>
<pre><code class="language-java">public void await() throws InterruptedException {
sync.acquireSharedInterruptibly(1);
}
</code></pre>
<p>它会调用 sync 的 acquireSharedInterruptibly ，并且传入 1。acquireSharedInterruptibly 方法源码如下所示：</p>
<pre><code class="language-java"> public final void acquireSharedInterruptibly(int arg)
throws InterruptedException {
if (Thread.interrupted())
throw new InterruptedException();
if (tryAcquireShared(arg) &lt; 0)
doAcquireSharedInterruptibly(arg);
}
</code></pre>
<p>可以看到，它除了对于中断的处理之外，比较重要的就是 tryAcquireShared 方法。这个方法很简单，它会直接判断 getState 的值是不是等于 0，如果等于 0 就返回 1，不等于 0 则返回 -1。</p>
<pre><code class="language-java">protected int tryAcquireShared(int acquires) {
return (getState() == 0) ? 1 : -1;
}
</code></pre>
<p>getState 方法获取到的值是剩余需要倒数的次数，如果此时剩余倒数的次数大于 0，那么 getState 的返回值自然不等于 0，因此 tryAcquireShared 方法会返回 -1，一旦返回 -1，再看到 if (tryAcquireShared(arg) &lt; 0) 语句中，就会符合 if 的判断条件，并且去执行 doAcquireSharedInterruptibly 方法，然后会<strong>让线程进入阻塞状态</strong>。</p>
<p>我们再来看下另一种情况，当 state 如果此时已经等于 0 了，那就意味着倒数其实结束了，不需要再去等待了，就是说门闩是打开状态，所以说此时 getState 返回 0，tryAcquireShared 方法返回 1 ，一旦返回 1，对于 acquireSharedInterruptibly 方法而言相当于立刻返回，也就意味着 await 方法会立刻返回，那么此时<strong>线程就不会进入阻塞状态了</strong>，相当于倒数已经结束，立刻放行了。</p>
<p>这里的 await 和 countDown 方法，正对应了本讲一开始所介绍的“第三步，在自己的线程协作工具类中，实现获取/释放的相关方法，并在里面调用 AQS 对应的方法，如果是独占则调用 acquire 或 release 等方法，非独占则调用 acquireShared 或 releaseShared 或 acquireSharedInterruptibly 等方法。”</p>
<h4>AQS 在 CountDownLatch 的应用总结</h4>
<p>最后对 AQS 在 CountDownLatch 的应用进行总结。当线程调用 CountDownLatch 的 await 方法时，便会尝试获取“共享锁”，不过一开始通常获取不到锁，于是线程被阻塞。“共享锁”可获取到的条件是“锁计数器”的值为 0，而“锁计数器”的初始值为 count，当每次调用 CountDownLatch 对象的 countDown 方法时，也可以把“锁计数器” -1。通过这种方式，调用 count 次 countDown 方法之后，“锁计数器”就为 0 了，于是之前等待的线程就会继续运行了，并且此时如果再有线程想调用 await 方法时也会被立刻放行，不会再去做任何阻塞操作了。</p>
<h3>总结</h3>
<p>在本课时中我们主要介绍了 AQS 的用法，通常分为三步，然后以 CountDownLatch 为例，介绍了如何利用 AQS 实现自己的业务逻辑。</p>
</div>
</div>
<div>
<div style="float: left">
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/76 AQS 的内部原理是什么样的？.md.html">上一页</a>
</div>
<div style="float: right">
<a href="/专栏/Java 并发编程 78 讲-完/78 一份独家的 Java 并发工具图谱.md.html">下一页</a>
</div>
</div>
</div>
</div>
</div>
</div>
<a class="off-canvas-overlay" onclick="hide_canvas()"></a>
</div>
<script defer src="https://static.cloudflareinsights.com/beacon.min.js/v652eace1692a40cfa3763df669d7439c1639079717194" integrity="sha512-Gi7xpJR8tSkrpF7aordPZQlW2DLtzUlZcumS8dMQjwDHEnw9I7ZLyiOj/6tZStRBGtGgN6ceN6cMH8z7etPGlw==" data-cf-beacon='{"rayId":"70997118d98b3d60","version":"2021.12.0","r":1,"token":"1f5d475227ce4f0089a7cff1ab17c0f5","si":100}' crossorigin="anonymous"></script>
</body>
<!-- Global site tag (gtag.js) - Google Analytics -->
<script async src="https://www.googletagmanager.com/gtag/js?id=G-NPSEEVD756"></script>
<script>
window.dataLayer = window.dataLayer || [];
function gtag() {
dataLayer.push(arguments);
}
gtag('js', new Date());
gtag('config', 'G-NPSEEVD756');
var path = window.location.pathname
var cookie = getCookie("lastPath");
console.log(path)
if (path.replace("/", "") === "") {
if (cookie.replace("/", "") !== "") {
console.log(cookie)
document.getElementById("tip").innerHTML = "<a href='" + cookie + "'>跳转到上次进度</a>"
}
} else {
setCookie("lastPath", path)
}
function setCookie(cname, cvalue) {
var d = new Date();
d.setTime(d.getTime() + (180 * 24 * 60 * 60 * 1000));
var expires = "expires=" + d.toGMTString();
document.cookie = cname + "=" + cvalue + "; " + expires + ";path = /";
}
function getCookie(cname) {
var name = cname + "=";
var ca = document.cookie.split(';');
for (var i = 0; i < ca.length; i++) {
var c = ca[i].trim();
if (c.indexOf(name) === 0) return c.substring(name.length, c.length);
}
return "";
}
</script>
</html>
Reference in New Issue View Git Blame Copy Permalink