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沒看過ReentrantLock源碼,別說精通Java并發編程

來源: 責編: 時間:2024-03-18 09:36:21 157觀看
導讀引言高手程序員與新手程序員一個簡單的判斷標準,就是有沒有使用過CountDownLatch,在互聯網公司工作超過3年的程序員基本上應該都用過。CountDownLatch中文名稱叫做閉鎖,也叫計數鎖,不過不是用來加鎖的,而是通過計數實現條

引言

高手程序員與新手程序員一個簡單的判斷標準,就是有沒有使用過CountDownLatch,在互聯網公司工作超過3年的程序員基本上應該都用過。CountDownLatch中文名稱叫做閉鎖,也叫計數鎖,不過不是用來加鎖的,而是通過計數實現條件等待的功能。CountDownLatch的使用場景有兩個:iGn28資訊網——每日最新資訊28at.com

  1. 當前線程等待其他線程都執行完成之后,再執行。
  2. 所有線程滿足條件后,再一起執行。

使用示例

CountDownLatch常用的方法就兩個,countDown()方法用來將計數器減一,await()方法會阻塞當前線程,直到計數器值等于0。iGn28資訊網——每日最新資訊28at.com

場景1:

先看一下第一種場景,也是最常用的場景:iGn28資訊網——每日最新資訊28at.com

  • 當前線程等待其他線程都執行完成之后,再執行。

在工作中什么時候會遇到這種場景呢?比如當前線程需要查詢3個數據庫,并且把查詢結果匯總返回給前端。查詢3個數據庫的邏輯,可以分別使用3個線程加快查詢速度。但是怎么判斷3個線程都執行結束了呢?這時候就可以使用CountDownLatch了。iGn28資訊網——每日最新資訊28at.com

import java.util.concurrent.CountDownLatch;import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors;/** * @author 一燈架構 * @apiNote CountDownLatch測試類(場景1) **/public class CountDownLatchTest1 {    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {        // 1. 創建一個線程池,用來執行3個查詢任務        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(3);        // 2. 創建一個計數鎖,數量是3        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(3);        // 3. 啟動3個查詢任務        for (int i = 0; i < 3; i++) {            executorService.submit(() -> {                try {                    // 4. 睡眠1秒,模擬任務執行過程                    Thread.sleep(1000);                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 執行完成");                    // 5. 任務執行完成,計數器減一                    countDownLatch.countDown();                } catch (InterruptedException e) {                }            });        }        // 6. 等待所有任務執行完成        countDownLatch.await();        System.out.println("所有任務執行完成。");        // 7. 關閉線程池        executorService.shutdown();    }}

輸出結果:iGn28資訊網——每日最新資訊28at.com

pool-1-thread-2 執行完成 pool-1-thread-1 執行完成 pool-1-thread-3 執行完成 所有任務執行完成。iGn28資訊網——每日最新資訊28at.com

需要注意的是,這里創建CountDownLatch計數器的時候,指定的數量是3,因為有3個任務。在3個任務沒有執行完成之前,await()方法會一直阻塞,直到3個任務都執行完成。iGn28資訊網——每日最新資訊28at.com

場景2

再看一下第二種場景,有些情況用的也比較多:iGn28資訊網——每日最新資訊28at.com

  • 所有線程滿足條件后,再一起執行。

什么情況下會遇到這種場景呢?比如系統中多個任務線程存在先后依賴關系,必須等待其他線程啟動完成后,才能一起執行。iGn28資訊網——每日最新資訊28at.com

/** * @author 一燈架構 * @apiNote CountDownLatch測試類(場景2) **/public class CountDownLatchTest {    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {        // 1. 創建一個線程池,用來執行3個任務        ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(3);        // 2. 創建一個計數鎖,數量是1        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(1);        // 3. 啟動3個任務        for (int i = 0; i < 3; i++) {            executorService.submit(() -> {                try {                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 啟動完成");                    // 4. 等待其他任務啟動完成                    countDownLatch.await();                    // 5. 睡眠1秒,模擬任務執行過程                    Thread.sleep(1000);                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 執行完成");                } catch (InterruptedException e) {                }            });        }        // 6. 所有任務啟動完成,計數器減一        countDownLatch.countDown();        System.out.println("所有任務啟動完成,開始執行。");        // 7. 關閉線程池        executorService.shutdown();    }}

輸出結果:iGn28資訊網——每日最新資訊28at.com

pool-1-thread-1 啟動完成 pool-1-thread-2 啟動完成 pool-1-thread-3 啟動完成 所有任務啟動完成,開始執行。 pool-1-thread-1 執行完成 pool-1-thread-3 執行完成 pool-1-thread-2 執行完成iGn28資訊網——每日最新資訊28at.com

需要注意的是,與場景1不同,這里創建CountDownLatch計數器的時候,指定的數量是1,因為3個任務需要滿足同一個條件,就是都啟動完成,也就是只需要調用一次countDown()方法。 看完了CountDownLatch的使用方式,再看一下CountDownLatch的源碼實現。iGn28資訊網——每日最新資訊28at.com

類屬性

public class CountDownLatch {    // 只有一個Sync同步變量    private final Sync sync;    // Sync繼承自AQS,主要邏輯都在這里面    private static final class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {        // 只有這一個構造方法,需要指定計數器數值        Sync(int count) {            setState(count);        }        int getCount() {            return getState();        }        protected int tryAcquireShared(int acquires) {            return (getState() == 0) ? 1 : -1;        }        protected boolean tryReleaseShared(int releases) {            for (;;) {                int c = getState();                if (c == 0)                    return false;                int nextc = c-1;                if (compareAndSetState(c, nextc))                    return nextc == 0;            }        }    }}

跟ReentrantLock一樣,CountDownLatch也沒有直接繼承AQS,也是采用組合的方式,使用Sync同步變量實現計數的功能,而Sync同步變量才是真正繼承AQS的。iGn28資訊網——每日最新資訊28at.com

countDown方法源碼

public void countDown() {    // 底層調用父類AQS中的releaseShared()方法    sync.releaseShared(1);}

countDown()方法里面調用的是父類AQS中的releaseShared()方法,而releaseShared()方法又在調用子類Sync中tryReleaseShared()方法。iGn28資訊網——每日最新資訊28at.com

/** * 父類AQS */public abstract class AbstractQueuedSynchronizer        extends AbstractOwnableSynchronizer        implements java.io.Serializable {                public final boolean releaseShared(int arg) {        // tryReleaseShared()由子類實現        if (tryReleaseShared(arg)) {            doReleaseShared();            return true;        }        return false;    }    // 定義抽象方法,由子類實現    protected boolean tryReleaseShared(int arg) {        throw new UnsupportedOperationException();    }}
/** * 子類Sync */private static final class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {        // 實現父類AQS中的tryReleaseShared()方法    @Override    protected boolean tryReleaseShared(int releases) {        for (;;) {            int c = getState();            if (c == 0) {                return false;            }            int nextc = c-1;            if (compareAndSetState(c, nextc)) {                return nextc == 0;            }        }    }}

而Sync同步類中tryReleaseShared()方法邏輯也很簡單,就是把同步狀態state值減一。iGn28資訊網——每日最新資訊28at.com

await源碼

await()方法底層也是調用父類中acquireSharedInterruptibly()方法,而父類AQS又需要調用子類Sync中的具體實現。iGn28資訊網——每日最新資訊28at.com

public void await() throws InterruptedException {    // 底層調用父類AQS中的releaseShared()方法    sync.acquireSharedInterruptibly(1);}
/** * 父類AQS */public abstract class AbstractQueuedSynchronizer        extends AbstractOwnableSynchronizer        implements java.io.Serializable {    public final void acquireSharedInterruptibly(int arg) throws InterruptedException {        if (Thread.interrupted()) {            throw new InterruptedException();        }        // tryAcquireShared()由子類實現        if (tryAcquireShared(arg) < 0) {            doAcquireSharedInterruptibly(arg);        }    }    // 定義抽象方法,由子類實現    protected int tryAcquireShared(int arg) {        throw new UnsupportedOperationException();    }}

子類Sync只需要實現tryAcquireShared()方法即可,而tryAcquireShared()方法的作用就是判斷鎖是否已經完全釋放,即同步狀態state=0。iGn28資訊網——每日最新資訊28at.com

/** * 子類Sync */private static final class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {    // 實現父類AQS中的tryAcquireShared()方法    @Override    protected int tryAcquireShared(int acquires) {        return (getState() == 0) ? 1 : -1;    }}

總結

看完了CountDownLatch的所有源碼,是不是覺得CountDownLatch邏輯很簡單。iGn28資訊網——每日最新資訊28at.com

因為加鎖流程的編排工作已經在父類AQS中實現,子類只需要實現具體的加鎖邏輯即可,也就是實現tryReleaseShared()方法和tryAcquireShared()方法。而加鎖邏輯也很簡單,也就是修改同步狀態state的值即可。想要詳細了解父類AQS的流程,可以翻看前幾篇文章。iGn28資訊網——每日最新資訊28at.com

下篇文章再一塊學習一下共享鎖Semaphore的源碼實現。iGn28資訊網——每日最新資訊28at.com

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