同時-CountDownLatchの実現原理を深く分析する
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一、前言
最近
二、本文
2.1抽象キュー同期器AQS
次の内容を読む前に、必ずAQSの実現原理を勉強してください.
2.2 CountDownLatchの実現原理
すでに
2.3 CountDownLatchの内部クラス
前述したように、
内部クラスSyncの実装は非常に簡単であり、
2.4 CountDownLatchのメンバー変数と構築方法
次に、
2.5 awaitメソッド分析
ここを見て、
2.6 countDownメソッド分析
次に、
理解を容易にするために、
三、まとめ
四、参考 JDK1.8ソース
最近
java.util.concurrentパッケージのいくつかの常用クラスを研究して、前にAQS、ReentrantLock、ArrayBlockingQueueおよびLinkedBlockingQueueの関連ブログを書いて、今日このブログは書いて発注したもう一つの常用クラス--CountDownLatchを書きます.ここでまず、CountDownLatchはAQSに基づいて実現され、AQSこそスレッド同期を実現したコンポーネントであり、CountDownLatchはその使用者にすぎないので、CountDownLatchを学ぶには、AQSの実現原理を理解しておく必要があります.私の以下の説明は、AQSを理解した上で確立されています.私は前にAQS実現原理の分析ブログを書いたことがあります.興味があれば、同時--抽象キュー同期器AQSの実現原理を見てみましょう.二、本文
2.1抽象キュー同期器AQS
CountDownLatchを言う前に、AQSを先に言わなければなりません.AQS全称抽象キュー同期器(AbstractQuenedSynchronizer)は、スレッド同期を実現するための基礎フレームワークである.もちろん、それは私たちが理解しているSpringというフレームワークではありません.それはクラスです.クラス名はAbstractQuenedSynchronizerです.スレッドの同期を完了できるロックや類似の同期コンポーネントを実現したい場合は、AQSを使用して実現することができます.それはスレッドの同じステップをカプセル化しているので、私たちは自分のクラスで使用しています.私たち自身のロックを簡単に実現することができます.AQSの実現は比較的複雑で、短いいくつかの言葉ではっきり言えない.私は以前、AQSの実現原理を分析するブログを書いたことがある.同時--抽象キュー同期器AQSの実現原理.次の内容を読む前に、必ずAQSの実現原理を勉強してください.
CountDownLatchの実現は非常に簡単で、完全にAQSに依存しているので、私の以下の説明はすべて理解したAQSの基礎の上に構築されています.上の推薦ブログを読むこともできますし、自分で関連資料を調べることもできます.2.2 CountDownLatchの実現原理
すでに
CountDownLatchの実現原理を学び始めた以上、その役割はきっとすでに知っているに違いない.私はここで詳しく展示しない.簡単に紹介する:CountDownLatchのドア栓と呼ばれ、ドアの鍵と見なすことができ、ドアに多くの鍵を与え、すべての鍵が解けてこそ、通過することができる.スレッドの場合、CountDownLatchはスレッドの実行をブロックし、CountDownLatcの内部レコードの値が0に減少した場合にのみ、スレッドは前進し続けることができます.CountDownLatch下層はAQSで実現され、AQSの一般的な使用方法は内部クラスの形で継承され、CountDownLatchはこのように使用される.CountDownLatchの内部にはSyncから継承された内部クラスAQSがあり、AQSのロック解除方法を再書き込み、Syncのオブジェクトを介してAQSの方法を呼び出し、スレッドの実行をブロックする.CountDownLatchオブジェクトを作成する場合、countメソッドを通過するには、countが0に減少した場合にのみ、awaitメソッドを通過する必要があります.そうしないと、awaitにブロックされます.ここでは実際には、スレッドがawaitメソッドに実行されると、ロックを取得する必要があり(ロックはAQSによって実現される)、countが0でないと、スレッドはロックを取得できず、ブロックされる.countが0であれば、スムーズに通過できます.CountDownLatchは使い捨てであり、countの値を増やす方法がないため、すなわち、countが0に減少すると、その後も0になり、スレッドをブロックすることはできなくなる.次に、ソースコードの観点からCountDownLatchを分析します.2.3 CountDownLatchの内部クラス
前述したように、
CountDownLatch内部にはSyncという内部クラスが定義されており、AQSから継承されており、この内部クラスによってスレッドブロックが実現されています.次に、この内部クラスの実装を見てみましょう.private static final class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
private static final long serialVersionUID = 4982264981922014374L;
/** ， count ， count 0 ， await */
Sync(int count) {
// CountDownLatch AQS count AQS state
// state count
setState(count);
}
/** count */
int getCount() {
return getState();
}
/**
* AQS acquireShared、acquireSharedInterruptibly ，
* ， ， AQS ，
* 0， ， ，
* ， count 0，
*/
protected int tryAcquireShared(int acquires) {
// state 0， count 0，
// count 0， 1， ， ，
// count 0， -1， ，
// CountDownLatch
return (getState() == 0) ? 1 : -1;
}
/**
* AQS ， true ，
* AQS releaseShared ，
* CountDownLatch ， count
*/
protected boolean tryReleaseShared(int releases) {
//
for (;;) {
// state ， count
int c = getState();
// count 0， ， false
// false， 0 ，
// true，AQS ， false， ，
// ， false
if (c == 0)
return false;
// count 0， -1
int nextc = c-1;
// compareAndSetState count c， nextc
// CAS ，
if (compareAndSetState(c, nextc))
// nextc == 0， true， ， ，
// nextc > 0， ， false
return nextc == 0;
}
}
}
内部クラスSyncの実装は非常に簡単であり、
AQSで提供される共有ロックを使用するインタフェースであるtryAcquireSharedとtryReleaseSharedの2つの方法しか実装されていないことがわかります.これは、AQSが実際には共有ロックメカニズムであることを示している.すなわち、ロックが同時に複数のスレッドによって取得されることができる.これは、CountDownLatchが0に減少すると、すべてのスレッドがcountメソッドを通過すると、ロックが取得されないためにブロックされないため、スムーズに通過することができるからである.また、上記の実装から、awaitは、Syncの値をcountのAQSの値として直接使用し、stateの値が0である限り、スレッドはロック、すなわち実行権限を取得することができる.2.4 CountDownLatchのメンバー変数と構築方法
次に、
stateの属性と構造方法を見てみましょう./**
* ， Sync ， AQS ，
*/
private final Sync sync;
/**
* ， count
*/
public CountDownLatch(int count) {
// count 0
if (count < 0) throw new IllegalArgumentException("count < 0");
// Sync ， count ，Sync setState(count)
this.sync = new Sync(count);
}
2.5 awaitメソッド分析
CountDownLatch類の最も核心的な2つの方法はCountDownLatchとawaitであり、まずountDown方法の実現を見てみましょう.// ， count 0
public void await() throws InterruptedException {
// sync acquireSharedInterruptibly ， AQS
// ， ， AQS
// 。 ， ， ，
// 。
sync.acquireSharedInterruptibly(1);
}
awaitの実現は異常に簡単で、わずか1行のコードしかなく、awaitでカプセル化された方法を呼び出した.これがAQSの利点であり、AQSはスレッドのブロックと起動メカニズムを実現し、実現の複雑さを隠すが、他のクラスは簡単に使用するだけでよい.わかりやすいように、AQS方法を見てみましょう./** AQS ， ， */
public final void acquireSharedInterruptibly(int arg)
throws InterruptedException {
// ， ，
if (Thread.interrupted())
throw new InterruptedException();
// tryAcquireShared ， Sycn ，
// count == 0， 1， ， ，
// count < 0， doAcquireSharedInterruptibly ，
// Sync tryAcquireShared
if (tryAcquireShared(arg) < 0)
// ， ， AQS ，
// ， count == 0， ，
// ， ， ，
// ， count == 0 ，
doAcquireSharedInterruptibly(arg);
}
ここを見て、
acquireSharedInterruptiblyの実現原理について比較的明確な理解が得られたと信じています.CountDownLatchの実現は完全にCountDownLatchに依存しており、以上の内容が理解できない場合は、先にAQSを勉強してください.2.6 countDownメソッド分析
次に、
AQSのもう一つのコアの方法を分析します.CountDownLatch/**
* count -1， count 0 ，
*/
public void countDown() {
// sync releaseShared ， AQS ， AQS ，
// ， ， false， ， false，
// ， AQS ，
// CountDownLatch ， count - 1， count 0，
// ，
sync.releaseShared(1);
}
理解を容易にするために、
countDown中AQS方法の実現を見てみましょう.public final boolean releaseShared(int arg) {
// tryReleaseShared ， Sycn ，
// tryReleaseShared true， count ， 0 ， doReleaseShared
if (tryReleaseShared(arg)) {
// AQS ，
// acquireSharedInterruptibly ，
// ， count == 0，
// ， ， count == 0 ，
doReleaseShared();
return true;
}
return false;
}
三、まとめ
releaseSharedのソースコードを直接見てみると、その実現は本当に簡単で、注釈を含めて、合計CountDownLatch行コードで、注釈を除いて、300行コードさえありません.これは、100を書き換える2つの方法を除いて、基本的にはAQSが提供するテンプレートメソッドを呼び出すことである.したがって、AQSを理解する過程は、実際にはCountDownLatchを理解する過程であり、AQSを理解し、AQSの原理を理解すれば、CountDownLatch分を必要としない.5は本当にAQSの合併の中で非常に重要なコンポーネントであり、多くの種類はそれに基づいて実現されている.例えば、Javaがあり、同時にReentrantLockも面接の常考点であるため、よく研究しなければならない.最後に、私が前に書いたAQSに関するソース分析ブログ:同時-抽象キュー同期器AQSの実現原理を再びお勧めします.四、参考