腾讯面试居然跟我扯了半小时的CountDownLatch
一个长头发、穿着清爽的小姐姐,拿着一个崭新的Mac笔记本向我走来,看着来势汹汹,我心想着肯定是技术大佬吧!但是我也是一个才华横溢的人,稳住我们能赢。
面试官:看你简历上有写熟悉并发编程,CountDownLatch一定用过吧,跟我说说它!
我:CountDownLatch是JDK提供的一个同步工具,它可以让一个或多个线程等待,一直等到其他线程中执行完成一组操作。
面试官:CountDownLatch有哪些常用的方法?
我:有countDown
方法和await
方法,CountDownLatch在初始化时,需要指定用给定一个整数作为计数器。当调用countDown
方法时,计数器会被减1;当调用await
方法时,如果计数器大于0时,线程会被阻塞,一直到计数器被countDown
方法减到0时,线程才会继续执行。计数器是无法重置的,当计数器被减到0时,调用await
方法都会直接返回。
面试官:调用
countDown
方法时,线程也会阻塞嘛?
我:不会的,调用countDown
的线程可以继续执行,不需要等待计数器被减到0,只是调用await方法的线程需要等待。
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面试官:可以举一个使用CountDownLatch的例子吗?
我:比如张三、李四和王五几个人约好去饭店一起去吃饭,这几个人都是比较绅士,要等到所有人都到齐以后才让服务员上菜。这种场景就可以用到CountDownLatch。
面试官:可以写一下吗?
我:当然可以,这是张三、李四和王五的顾客类:
package onemore.study;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
public class Customer implements Runnable {
private CountDownLatch latch;
private String name;
public Customer(CountDownLatch latch, String name) {
this.latch = latch;
this.name = name;
}
@Override
public void run() {
try {
SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("HH:mm:ss.SSS");
Random random = new Random();
System.out.println(sdf.format(new Date()) + " " + name + "出发去饭店");
Thread.sleep((long) (random.nextDouble() * 3000) + 1000);
System.out.println(sdf.format(new Date()) + " " + name + "到了饭店");
latch.countDown();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
这是服务员类:
package onemore.study;
import java.text.SimpleDateFormat;
import java.util.Date;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
public class Waitress implements Runnable {
private CountDownLatch latch;
private String name;
public Waitress(CountDownLatch latch, String name) {
this.latch = latch;
this.name = name;
}
@Override
public void run() {
try {
SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("HH:mm:ss.SSS");
System.out.println(sdf.format(new Date()) + " " + name + "等待顾客");
latch.await();
System.out.println(sdf.format(new Date()) + " " + name + "开始上菜");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
然后,再写一个测试类,用于模拟上面所说的场景:
package onemore.study;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
public class CountDownLatchTester {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3);
List<Thread> threads = new ArrayList<>(3);
threads.add(new Thread(new Customer(latch, "张三")));
threads.add(new Thread(new Customer(latch, "李四")));
threads.add(new Thread(new Customer(latch, "王五")));
for (Thread thread : threads) {
thread.start();
}
Thread.sleep(100);
new Thread(new Waitress(latch, "♥小芳♥")).start();
}
}
运行以后的结果应该是这样的:
15:25:53.015 王五出发去饭店
15:25:53.015 李四出发去饭店
15:25:53.015 张三出发去饭店
15:25:53.062 ♥小芳♥等待顾客
15:25:54.341 张三到了饭店
15:25:54.358 李四到了饭店
15:25:56.784 王五到了饭店
15:25:56.784 ♥小芳♥开始上菜
可以看到,服务员小芳在调用await
方法时一直阻塞着,一直等到三个顾客都调用了countDown
方法才继续执行。
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面试官:如果有一个顾客迟迟没到,饭店都打样了,也不能一直等啊,应该这么办?
我:可以使用await
方法的另一个重载,传入等待的超时时间,比如服务员只等3秒钟,可以把服务员类中的
latch.await();
改成:
latch.await(3, TimeUnit.SECONDS);
运行结果可能是这样的:
17:24:40.915 张三出发去饭店
17:24:40.915 李四出发去饭店
17:24:40.915 王五出发去饭店
17:24:40.948 ♥小芳♥等待顾客
17:24:43.376 李四到了饭店
17:24:43.544 王五到了饭店
17:24:43.951 ♥小芳♥开始上菜
17:24:44.762 张三到了饭店
可以看到,服务员小芳在调用await
方法时虽然被阻塞了,但是时间超过3秒后,没等顾客张三调用countDown
方法就继续执行开始上菜了。
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面试官:CountDownLatch的实现原理是什么?
我:CountDownLatch有一个内部类叫做Sync,它继承了AbstractQueuedSynchronizer类,其中维护了一个整数state
,并且保证了修改state
的可见性和原子性。
创建CountDownLatch实例时,也会创建一个Sync的实例,同时把计数器的值传给Sync实例,具体是这样的:
public CountDownLatch(int count) {
if (count < 0) throw new IllegalArgumentException("count < 0");
this.sync = new Sync(count);
}
在 countDown
方法中,只调用了Sync实例的releaseShared
方法,具体是这样的:
public void countDown() {
sync.releaseShared(1);
}
其中的releaseShared
方法,先对计数器进行减1操作,如果减1后的计数器为0,唤醒被await方法阻塞的所有线程,具体是这样的:
public final boolean releaseShared(int arg) {
if (tryReleaseShared(arg)) { //对计数器进行减一操作
doReleaseShared();//如果计数器为0,唤醒被await方法阻塞的所有线程
return true;
}
return false;
}
其中的tryReleaseShared
方法,先获取当前计数器的值,如果计数器为0时,就直接返回;如果不为0时,使用CAS方法对计数器进行减1操作,具体是这样的:
protected boolean tryReleaseShared(int releases) {
for (;;) {//死循环,如果CAS操作失败就会不断继续尝试。
int c = getState();//获取当前计数器的值。
if (c == 0)// 计数器为0时,就直接返回。
return false;
int nextc = c-1;
if (compareAndSetState(c, nextc))// 使用CAS方法对计数器进行减1操作
return nextc == 0;//如果操作成功,返回计数器是否为0
}
}
在await
方法中,只调用了Sync实例的acquireSharedInterruptibly
方法,具体是这样的:
public void await() throws InterruptedException {
sync.acquireSharedInterruptibly(1);
}
其中acquireSharedInterruptibly
方法,判断计数器是否为0,如果不为0则阻塞当前线程,具体是这样的:
public final void acquireSharedInterruptibly(int arg)
throws InterruptedException {
if (Thread.interrupted())
throw new InterruptedException();
if (tryAcquireShared(arg) < 0)//判断计数器是否为0
doAcquireSharedInterruptibly(arg);//如果不为0则阻塞当前线程
}
其中tryAcquireShared
方法,是AbstractQueuedSynchronizer中的一个模板方法,其具体实现在Sync类中,其主要是判断计数器是否为零,如果为零则返回1,如果不为零则返回-1,具体是这样的:
protected int tryAcquireShared(int acquires) {
return (getState() == 0) ? 1 : -1;
}
面试官:嗯,很不错,马上给你发offer。
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