Java中的CountDownLatch、CyclicBarrier和semaphore实现原理解读

CountDownLatch

实现原理

CountDownLatch使用构造函数给AQS中的status赋值，调用await()方法的线程会进行AQS中的等待队列中，然后调用countDown()方法的线程会对status进行-1，直到status=0时唤醒AQS等待队列中的线程 使用场景

CountDownLatch中调用await方法线程需要等待所有调用countDown方法的线程执行，这就很适合一个业务需要一些准备条件，等准备条件准备好之后再继续执行，如果一些复杂的聚合查询，还有一些类似于广播消息的功能。

CountDownLatch 构造函数

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

这个构造器没有干别的，就是给state变量赋值。

countDown()方法

public voidcountDown(){
sync.releaseShared(1);
}
 
public final boolean releaseShared(int arg){
if(tryReleaseShared(arg)){
doReleaseShared();
return true;
}
return false;
}
 
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;
}
}
 

实际上CountDownLatch就是通过覆盖tryReleaseShared方法来给state-1，然后返回state是不是等于0了，等于0了就调用doReleaseShared();方法unpark等待队列中的线程，也就是调用await()方法的线程

await()方法

public voidawait() throws InterruptedException {
sync.acquireSharedInterruptibly(1);
}

实际上就是通过tryAcquireShared方法判断state是不是等于0，是的话返回1，不是的话返回-1，当返回-1时就说明countDown方法调用的不到构造器赋值的数量，则进入AQS等待队列中，直到countDown方法调用到赋值的数量被unpark。

CountDownLatch使用的是SHARED节点，当head的下一个节点被unpark并获取到资源时会继续唤醒下一个节点，使得调用await方法的线程看似是同时被唤醒

CyclicBarrier

感觉这个类没什么使用场景，他有两个构造器：一个是传同时运行线程的数量，一个是传同时运行线程的数量和达到规定数量后运行的Runable的run方法，实在是没想到什么场景下会用。

实现原理

在初始化时传入count值，在每次调用await方法时会count--,当count还大于0时使用当前lock的condition的await方法让当前线程进入到condition的等待队列中，当count等于0时执行构造器中传入的Runable的run方法，然后再调用condition的signalAll方法唤醒condition等待线程中所有等待的线程，再把count重置为初始值，然后所有线程都继续执行，看起来就像count数量的线程一批一批的执行，所以实际上cyclicBarrier就是借助了ReentrantLock的condition的await方法让线程进行等待count数量的线程就位，然后使用condition的signalAll方法通知所有线程一起执行，最后重置count如此往复。

semaphore

semaphore一个典型的用户场景就是限流，像hystrix就是提供了两种限流方式：线程池和semaphore。semaphore允许规定数量的线程同时运行，但超过后的线程就需要等待前面的某个线程执行完后才能执行。这就很适合做限流

实现原理

首先回顾一下锁的实现原理：当state是0时线程可以加锁成功，state就是代表同一线程的加锁次数（读写锁次数含义会不一样），不是同一个线程加锁时只要state不是0就要进入AQS等待队列中进行park，释放锁时state--，直到state等于0后去唤醒AQD等待队列中的线程

semaphore则有点跟加锁过程相反：先给state赋值为允许同时运行的线程数，当有线程调用acquire()方法时state--，直到state为0再有线程调用acquire()方法时要进入AQS等待队列中进行park，直到有之前的线程调用release()方法给state++去唤醒AQS等待队列中的线程

到此这篇关于Java中的CountDownLatch、CyclicBarrier和semaphore实现原理详解的文章就介绍到这了,更多相关CountDownLatch、CyclicBarrier和semaphore原理内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家！

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