자바 병렬 시리즈 CountDownlatch 소스 분석

Countdown Latch(폐쇄)는 매우 유용 한 도구 클래스 입 니 다.이 를 이용 하여 우 리 는 하나 이상 의 스 레 드 를 차단 하여 특정한 조건 이 성숙 한 후에 실행 할 수 있 습 니 다.내부 에 계산 기 를 제공 합 니 다.구조 가 잠 겨 있 을 때 카운터 의 초기 값 을 지정 해 야 하고 카운터 의 초기 값 은 0 이상 이 어야 합 니 다.또한 카운터 의 값 을 조작 하 는 countDown 방법 도 제공 합 니 다.countDown 방법 계산 기 를 호출 할 때마다 1 을 줄 이 고 카운터 의 값 이 0 으로 줄 어 들 때 까지 조건 이 성숙 되 었 음 을 의미 합 니 다.await 방법 을 호출 하여 막 힌 모든 스 레 드 가 깨 어 납 니 다.이것 이 바로 Count Downlatch 의 내부 메커니즘 입 니 다.보기에 매우 간단 합 니 다.일부 라인 을 막 아서 특정한 조건 에 도달 한 후에 실행 하도록 하 는 것 입 니 다.그러나 Count Downlatch 의 응용 장면 은 비교적 광범 위 하 다.당신 의 뇌 구멍 이 그것 을 충분히 이용 하면 여러 가지 수작 을 부 릴 수 있다.가장 흔히 볼 수 있 는 응용 장면 은 여러 개의 스 레 드 를 열 고 특정한 임 무 를 동시에 수행 하 며 모든 임 무 를 수행 한 후에 결 과 를 집계 하 는 것 이다.다음 그림 은 폐쇄 블록 스 레 드 의 전체 과정 을 동적 으로 보 여 줍 니 다.

위의 그림 은 5 개의 스 레 드 가 await 방법 을 호출 하여 막 혔 음 을 보 여 줍 니 다.카운터 의 값 이 0 으로 줄 어 들 기 를 기 다 려 야 계속 실 행 될 수 있 습 니 다.계수기 의 초기 값 은 구조 가 잠 겨 있 을 때 지정 되 며,그 다음 에는 매번 countDown 방법 이 호출 될 때마다 1 이 줄어든다.아래 코드 는 Count Downlatch 의 구조 방법 을 붙 였 습 니 다.

//   
public CountDownLatch(int count) {
   if (count < 0) throw new IllegalArgumentException("count < 0");
   this.sync = new Sync(count);
 }
Countdown Latch 는 하나의 파 라 메 트릭 구조 기 만 있 습 니 다.0 이상 의 값 을 카운터 의 초기 값 으로 입력 해 야 합 니 다.그렇지 않 으 면 오류 가 발생 할 수 있 습 니 다.구조 방법 에서 new 에 Sync 대상 을 제거 하고 구성원 변수 sync 에 값 을 부여 하 는 것 만 볼 수 있 습 니 다.다른 동기 화 도구 류 와 마찬가지 로 Count Downlatch 의 실현 은 AQS 에 의존 합 니 다.이것 은 AQS 공유 모드 의 다음 응용 입 니 다.Countdown Latch 는 내부 클래스 Sync 를 실현 하고 이 를 이용 하여 AQS 를 계승 하면 AQS 가 제공 하 는 대부분의 방법 을 사용 할 수 있 습 니 다.다음은 Sync 내부 클래스 의 코드 를 살 펴 보 겠 습 니 다.

//   
private static final class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {

  //   
  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();
      //       0,        
      if (c == 0) {
        return false;
      }
      //           1
      int nextc = c-1;
      //  CAS        
      if (compareAndSetState(c, nextc)) {
        return nextc == 0;
      }
    }
  }
}
Sync 의 구조 방법 을 볼 수 있 습 니 다.동기 화 상태의 값 을 들 어 오 는 매개 변수 값 으로 설정 합 니 다.이후 countDown 방법 을 호출 할 때마다 동기 상태의 값 을 1 로 줄 이 는 것 이 계수기 의 실현 원리 다.평소 Countdown Latch 도구 류 를 사용 할 때 가장 많이 사용 하 는 두 가지 방법 은 await 방법 과 countDown 방법 입 니 다.await 방법 을 호출 하면 계수기 가 0 일 때 까지 현재 스 레 드 를 막 습 니 다.countDown 방법 을 호출 하면 계수기 의 값 을 0 으로 줄 일 때 까지 1 을 줄 입 니 다.다음은 await 방법 이 어떻게 호출 되 었 는 지 살 펴 보 겠 습 니 다.

//        ,        0,        
public void await() throws InterruptedException {
  //           
  sync.acquireSharedInterruptibly(1);
}

//         (    )
public final void acquireSharedInterruptibly(int arg) throws InterruptedException {
  //          ,         
  if (Thread.interrupted()) {
    throw new InterruptedException();
  }
  //1.      
  if (tryAcquireShared(arg) < 0) {
    //2.             
    doAcquireSharedInterruptibly(arg);
  }
}

스 레 드 가 await 방법 을 호출 할 때 사실은 AQS 의 acquireShared Interruptibly 방법 으로 호출 되 었 습 니 다.이 방법 은 스 레 드 중단 에 응답 하 는 방식 으로 자 물 쇠 를 가 져 왔 습 니 다.위 에 도 이 방법의 코드 가 붙 어 있 습 니 다.acquireShared Interruptibly 방법 에서 먼저 try AcquireShared 방법 으로 자 물 쇠 를 가 져 오 는 것 을 볼 수 있 습 니 다.Sync 에서 재 작성 한 try AcquireShared 방법의 논 리 를 보 았 습 니 다.방법의 실현 논 리 는 매우 간단 합 니 다.즉,현재 동기 상태 가 0 인지 아 닌 지 를 판단 하 는 것 입 니 다.0 이면 1 로 돌아 가 자 물 쇠 를 가 져 올 수 있 음 을 나타 내 고 그렇지 않 으 면-1 로 돌아 가 자 물 쇠 를 가 져 올 수 없습니다.try Acquire Shared 방법 이 1 로 돌아 가면 스 레 드 는 기다 리 지 않 고 계속 실 행 될 수 있 습 니 다.-1 로 돌아 가면 다음 에 doAcquire Shared Interruptibly 방법 으로 스 레 드 를 동기 화 대기 열 에 들 어가 서 기다 릴 수 있 습 니 다.이것 이 바로 await 방법 을 호출 하면 현재 스 레 드 를 막 는 원리 입 니 다.countDown 방법 이 어떻게 막 힌 스 레 드 를 깨 우 는 지 보 겠 습 니 다.

//       
public void countDown() {
  sync.releaseShared(1);
}

//      (    )
public final boolean releaseShared(int arg) {
  //1.      
  if (tryReleaseShared(arg)) {
    //2.             
    doReleaseShared();
    return true;
  }
  return false;
}
countDown 방법 에서 releaseShared 방법 을 호출 한 것 을 볼 수 있 습 니 다.이 방법 은 똑 같이 AQS 안의 방법 입 니 다.우 리 는 위 에 도 코드 를 붙 였 습 니 다.ReleaseShared 방법 에 서 는 먼저 try ReleaseShared 방법 으로 자 물 쇠 를 풀 려 고 시도 합 니 다.try ReleaseShared 방법 은 AQS 에서 추상 적 인 방법 입 니 다.그의 구체 적 인 실현 논 리 는 하위 클래스 Sync 류 에 있 습 니 다.우 리 는 위 에 붙 인 Sync 류 코드 에서 이 방법 을 찾 을 수 있 습 니 다.tryReleaseShared 방법 은 true 로 돌아 가 석방 에 성공 했다 고 표시 하면 false 로 돌아 가 석방 에 실 패 했 음 을 표시 합 니 다.동기 상 태 를 1 로 줄 인 후에 이 동기 상태 가 0 일 때 만 true 로 돌아 갑 니 다.다른 상황 은 false 로 돌아 갑 니 다.그러면 tryReleaseShared 가 true 로 돌아 오 면 바로 doReleaseShared 방법 으로 동기 화 대기 열의 모든 스 레 드 를 깨 웁 니 다.이렇게 하면 왜 마지막 으로 countDown 방법 을 호출 하여 계산 기 를 0 으로 줄 인 후에 모든 막 힌 스 레 드 를 깨 우 는 지 설명 한다.Countdown Latch 의 기본 원 리 는 대체로 이것들 입 니 다.다음은 그것 의 사용 예 시 를 보 겠 습 니 다.
응용 장면:환락 투 지 주 를 할 때 세 명의 유저 가 모두 도착 해 야 카드 를 발급 할 수 있 습 니 다.

public class Player extends Thread {
  
  private static int count = 1;
  private final int id = count++;
  private CountDownLatch latch;
  
  public Player(CountDownLatch latch) {
    this.latch = latch;
  }

  @Override
  public void run() {
    System.out.println("【  " + id + "】   ");
    latch.countDown();
  }
  
  public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
    CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3);
    System.out.println("    ,       ...");
    new Player(latch).start();
    new Player(latch).start();
    new Player(latch).start();
    latch.await();
    System.out.println("     ,     ...");
  }
  
}

실행 결과 카드 발급 작업 은 모든 유저 가 입장 한 후에 야 진행 되 는 것 으로 나 타 났 다.우 리 는 23 줄 의 latch.awit()주석 을 없 애고 결 과 를 비교 해 보 겠 습 니 다.

latch.awat()줄 을 주석 한 후에 모든 유저 가 입장 한 후에 야 카드 를 보 낼 수 있 음 을 보증 할 수 없습니다.
이상 이 바로 본 고의 모든 내용 입 니 다.여러분 의 학습 에 도움 이 되 고 저 희 를 많이 응원 해 주 셨 으 면 좋 겠 습 니 다.

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