1. 概况

栅栏：多个线程一起等待，直到任务都完成

使用场景：

将问题细分为 N 个小部分，当 N 个小部分全部完成任务时，await() 后面的方法才能运行

2. 类定义

3. 成员变量

只有一个成员变量 Sync ，同步逻辑主要由内部类 Sync 实现

  1. private final Sync sync;

4. 构造方法

构造方法直接调用内部类 Sync 的构造方法

  1. public CountDownLatch(int count) {
  2.     if (count < 0) throw new IllegalArgumentException("count < 0");
  3.     this.sync = new Sync(count);
  4. }

5. 成员方法

5.1 await

当前线程等待 latch == 0 才返回；此时线程可响应中断，并抛出 InterruptedException

latch 的值由 countDown 方法控制，sync.acquireSharedInterruptibly(1) 方法将调用 AQS 的 acquireSharedInterruptibly 方法，里面又调用到子类的 tryAcquireShared() 方法。

线程等待方法，具体实现就是查看 AQS 的 state 值是不是 0，如果不是 0，那么执行 AQS 里面的
doAcquireSharedInterruptibly 逻辑，死循环去获取共享锁。

  1. public void await() throws InterruptedException {
  2.     sync.acquireSharedInterruptibly(1);
  3. }
  5. // AbstractQueuedSynchronizer 的 acquireSharedInterruptibly 实现
  6. public final void acquireSharedInterruptibly(int arg)
  7.         throws InterruptedException {
  8.     if (Thread.interrupted())
  9.         throw new InterruptedException();
  10.     if (tryAcquireShared(arg) < 0)
  11.         doAcquireSharedInterruptibly(arg);
  12. }
  14. // 内部类 Sync 获取共享锁逻辑
  15. protected int tryAcquireShared(int acquires) {
  16.     return (getState() == 0) ? 1 : -1;
  17. }

5.2 await(long timeout, TimeUnit unit)

等待超过时长就不再等待，若等待期间 count == 0，方法将返回 true，否则超过时长返回 false，等待期间被中断抛出 InterruptedException

  1. public boolean await(long timeout, TimeUnit unit)
  2.     throws InterruptedException {
  3.     return sync.tryAcquireSharedNanos(1, unit.toNanos(timeout));
  4. }
  6. // AbstractQueuedSynchronizer 中的方法
  8. public final boolean tryAcquireSharedNanos(int arg, long nanosTimeout)
  9.         throws InterruptedException {
  10.     if (Thread.interrupted())
  11.         throw new InterruptedException();
  12.     // tryAcquireShared 由子类实现
  13.     return tryAcquireShared(arg) >= 0 ||
  14.         doAcquireSharedNanos(arg, nanosTimeout); // 当 state == 0 或者 doAcquireSharedNanos 指定时间内获取锁成功返回 true，否则返回 false
  15. }

5.3 countDown

CountDownLatch 只用复写 tryReleaseShared，就可以完成释放锁的操作

  1. public void countDown() {
  2.     sync.releaseShared(1);
  3. }
  5. // 内部类 Sync 的方法
  6. public final boolean releaseShared(int arg) {
  7.     if (tryReleaseShared(arg)) {
  8.         doReleaseShared();  // AQS 自己实现
  9.         return true;
  10.     }
  11.     return false;
  12. }

5.4 getCount

返回 Sync 的 count

  1. public long getCount() {
  2.     return sync.getCount();
  3. }

6. 内部类

根据 await，countDown 方法可知，CountDownLatch 获取共享锁以及释放共享锁的方法均由内部类 Sync 实现，它只用复写 tryAcquireShared，tryReleaseShared 逻辑，就可以完成共享锁的加锁与释放锁，其它的锁同步操作 AQS 都帮做了。

  1. private static final class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
  2.     private static final long serialVersionUID = 4982264981922014374L;
  3.     // 初始化 设定 state 值
  4.     Sync(int count) {
  5.         setState(count);
  6.     }
  8.     int getCount() {
  9.         return getState();
  10.     }
  12.     // 如果 state 不为 0，表示还可以获取，并不是独占的
  13.     protected int tryAcquireShared(int acquires) {
  14.         return (getState() == 0) ? 1 : -1;
  15.     }
  17.     // 将 state 的值减 1
  18.     protected boolean tryReleaseShared(int releases) {
  19.         // Decrement count; signal when transition to zero
  20.         for (;;) {
  21.             int c = getState();
  22.             if (c == 0)  // 锁已经释放
  23.                 return false;
  24.             int nextc = c-1;
  25.             if (compareAndSetState(c, nextc)) // 以 CAS 方式将 state 减 1
  26.                 return nextc == 0;  
  27.         }
  28.     }
  29. }