深入剖析Java多线程之 CountDownLatch 揭秘 AQS 共享模式的奥秘

2023-10-16 11:57:13







## CountDownLatch的工作原理与应用

**概述** 
CountDownLatch 是 Java 并发编程中的一个重要工具类，它可以实现线程之间的同步。CountDownLatch 的工作原理很简单，它维护一个计数器，当计数器为零时，所有等待的线程都会被唤醒。

**应用场景** 
CountDownLatch 有许多应用场景，比如：

* 等待所有线程完成任务后再继续执行。
* 等待多个线程完成初始化后再开始执行。
* 实现线程之间的通信。

**工作原理** 
CountDownLatch 的工作原理非常简单，它维护一个计数器，当计数器为零时，所有等待的线程都会被唤醒。

CountDownLatch 的使用也非常简单，首先创建一个 CountDownLatch 对象，并指定计数器的初始值。然后，当某个线程完成任务后，它会调用 CountDownLatch 的 countDown() 方法来减少计数器的值。当计数器的值减为零时，所有等待的线程都会被唤醒。

例如，以下代码创建一个 CountDownLatch 对象，并指定计数器的初始值为 3：

```java
CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3);

然后，当三个线程都完成任务后，它们会分别调用 CountDownLatch 的 countDown() 方法来减少计数器的值：

latch.countDown();
latch.countDown();
latch.countDown();

当计数器的值减为零时，所有等待的线程都会被唤醒：

latch.await();

注意事项
使用 CountDownLatch 时，需要注意以下几点：

CountDownLatch 的计数器只能递减，不能递增。
CountDownLatch 的计数器只能被减为零一次，如果多次减为零，后面的减法操作将不会有任何效果。
CountDownLatch 的 await() 方法是阻塞式的，如果计数器不为零，线程将一直等待。

AbstractQueuedSynchronizer 共享模式

概述
AbstractQueuedSynchronizer (AQS) 是 Java 并发编程中的一个重要类，它提供了共享锁和条件变量的基本实现。AQS 是一个抽象类，它定义了共享锁和条件变量的公共方法和属性。

共享锁
共享锁允许多个线程同时访问共享资源，但每个线程只能访问一次。AQS 中的共享锁是通过 state 属性来实现的，state 属性是一个整型变量，它的值表示锁的状态。

条件变量
条件变量允许线程等待某个条件发生，当条件发生时，线程被唤醒。AQS 中的条件变量是通过 ConditionObject 类来实现的，ConditionObject 类是一个抽象类，它定义了条件变量的公共方法和属性。

工作原理
AQS 的工作原理非常复杂，这里只简单介绍一下它的基本原理。

AQS 的共享锁是通过 state 属性来实现的，state 属性是一个整型变量，它的值表示锁的状态。AQS 中的锁状态有以下几种：

0：表示锁是未锁定的。
1：表示锁是独占锁定的。
2：表示锁是共享锁定的。

当一个线程想要获取共享锁时，它会调用 AQS 的 acquireShared() 方法。acquireShared() 方法会先检查 state 属性的值，如果 state 属性的值为 0，表示锁是未锁定的，那么线程会将 state 属性的值设置为 2，表示锁是共享锁定的。如果 state 属性的值不为 0，表示锁已经被其他线程锁定，那么线程会进入等待状态，直到锁被释放。

当一个线程想要释放共享锁时，它会调用 AQS 的 releaseShared() 方法。releaseShared() 方法会将 state 属性的值设置为 0，表示锁是未锁定的。

AQS 的条件变量是通过 ConditionObject 类来实现的，ConditionObject 类是一个抽象类，它定义了条件变量的公共方法和属性。

AQS 的条件变量有以下两种状态：

0：表示条件变量是未满足的。
1：表示条件变量是满足的。

当一个线程想要等待条件变量时，它会调用 ConditionObject 的 await() 方法。await() 方法会先检查条件变量的状态，如果条件变量的状态为 0，表示条件变量是未满足的，那么线程会进入等待状态，直到条件变量被满足。如果条件变量的状态为 1，表示条件变量是满足的，那么线程会继续执行。

当一个线程想要满足条件变量时，它会调用 ConditionObject 的 signal() 方法。signal() 方法会将条件变量的状态设置为 1，表示条件变量是满足的。