騰訊面試居然跟我扯了半小時的CountDownLatch
阿新 • • 發佈:2020-05-15
一個長頭髮、穿著清爽的小姐姐,拿著一個嶄新的Mac筆記本向我走來,看著來勢洶洶,我心想著肯定是技術大佬吧!但是我也是一個才華橫溢的人,穩住我們能贏。
![面試官](https://img-blog.csdnimg.cn/20200509090547451.jpeg#pic_center)
> **面試官**:看你簡歷上有寫熟悉併發程式設計,CountDownLatch一定用過吧,跟我說說它!
**我**:CountDownLatch是JDK提供的一個同步工具,它可以讓一個或多個執行緒等待,一直等到其他執行緒中執行完成一組操作。
> **面試官**:CountDownLatch有哪些常用的方法?
**我**:有`countDown`方法和`await`方法,CountDownLatch在初始化時,需要指定用給定一個整數作為計數器。當呼叫`countDown`方法時,計數器會被減1;當呼叫`await`方法時,如果計數器大於0時,執行緒會被阻塞,一直到計數器被`countDown`方法減到0時,執行緒才會繼續執行。計數器是無法重置的,當計數器被減到0時,呼叫`await`方法都會直接返回。
> **面試官**:呼叫`countDown`方法時,執行緒也會阻塞嘛?
**我**:不會的,呼叫`countDown`的執行緒可以繼續執行,不需要等待計數器被減到0,只是呼叫await方法的執行緒需要等待。
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> **面試官**:可以舉一個使用CountDownLatch的例子嗎?
**我**:比如張三、李四和王五幾個人約好去飯店一起去吃飯,這幾個人都是比較紳士,要等到所有人都到齊以後才讓服務員上菜。這種場景就可以用到CountDownLatch。
> **面試官**:可以寫一下嗎?
**我**:當然可以,這是張三、李四和王五的顧客類:
```java
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 + "出發去飯店");
Thread.sleep((long) (random.nextDouble() * 3000) + 1000);
System.out.println(sdf.format(new Date()) + " " + name + "到了飯店");
latch.countDown();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
```
這是服務員類:
```java
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 + "等待顧客");
latch.await();
System.out.println(sdf.format(new Date()) + " " + name + "開始上菜");
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
```
然後,再寫一個測試類,用於模擬上面所說的場景:
```java
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 threads = new ArrayList<>(3);
threads.add(new Thread(new Customer(latch, "張三")));
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();
}
}
```
執行以後的結果應該是這樣的:
```
15:25:53.015 王五出發去飯店
15:25:53.015 李四出發去飯店
15:25:53.015 張三出發去飯店
15:25:53.062 ♥小芳♥等待顧客
15:25:54.341 張三到了飯店
15:25:54.358 李四到了飯店
15:25:56.784 王五到了飯店
15:25:56.784 ♥小芳♥開始上菜
```
可以看到,服務員小芳在呼叫`await`方法時一直阻塞著,一直等到三個顧客都呼叫了`countDown`方法才繼續執行。
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> **面試官**:如果有一個顧客遲遲沒到,飯店都打樣了,也不能一直等啊,應該這麼辦?
**我**:可以使用`await`方法的另一個過載,傳入等待的超時時間,比如服務員只等3秒鐘,可以把服務員類中的
```java
latch.await();
```
改成:
```java
latch.await(3, TimeUnit.SECONDS);
```
執行結果可能是這樣的:
```
17:24:40.915 張三出發去飯店
17:24:40.915 李四出發去飯店
17:24:40.915 王五出發去飯店
17:24:40.948 ♥小芳♥等待顧客
17:24:43.376 李四到了飯店
17:24:43.544 王五到了飯店
17:24:43.951 ♥小芳♥開始上菜
17:24:44.762 張三到了飯店
```
可以看到,服務員小芳在呼叫`await`方法時雖然被阻塞了,但是時間超過3秒後,沒等顧客張三呼叫`countDown`方法就繼續執行開始上菜了。
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> **面試官**:CountDownLatch的實現原理是什麼?
**我**:CountDownLatch有一個內部類叫做Sync,它繼承了AbstractQueuedSynchronizer類,其中維護了一個整數`state`,並且保證了修改`state`的可見性和原子性。
建立CountDownLatch例項時,也會建立一個Sync的例項,同時把計數器的值傳給Sync例項,具體是這樣的:
```java
public CountDownLatch(int count) {
if (count < 0) throw new IllegalArgumentException("count < 0");
this.sync = new Sync(count);
}
```
在 `countDown`方法中,只調用了Sync例項的`releaseShared`方法,具體是這樣的:
```java
public void countDown() {
sync.releaseShared(1);
}
```
其中的`releaseShared`方法,先對計數器進行減1操作,如果減1後的計數器為0,喚醒被await方法阻塞的所有執行緒,具體是這樣的:
```java
public final boolean releaseShared(int arg) {
if (tryReleaseShared(arg)) { //對計數器進行減一操作
doReleaseShared();//如果計數器為0,喚醒被await方法阻塞的所有執行緒
return true;
}
return false;
}
```
其中的`tryReleaseShared`方法,先獲取當前計數器的值,如果計數器為0時,就直接返回;如果不為0時,使用CAS方法對計數器進行減1操作,具體是這樣的:
```java
protected boolean tryReleaseShared(int releases) {
for (;;) {//死迴圈,如果CAS操作失敗就會不斷繼續嘗試。
int c = getState();//獲取當前計數器的值。
if (c == 0)// 計數器為0時,就直接返回。
return false;
int nextc = c-1;
if (compareAndSetState(c, nextc))// 使用CAS方法對計數器進行減1操作
return nextc == 0;//如果操作成功,返回計數器是否為0
}
}
```
在`await`方法中,只調用了Sync例項的`acquireSharedInterruptibly`方法,具體是這樣的:
```java
public void await() throws InterruptedException {
sync.acquireSharedInterruptibly(1);
}
```
其中`acquireSharedInterruptibly`方法,判斷計數器是否為0,如果不為0則阻塞當前執行緒,具體是這樣的:
```java
public final void acquireSharedInterruptibly(int arg)
throws InterruptedException {
if (Thread.interrupted())
throw new InterruptedException();
if (tryAcquireShared(arg) < 0)//判斷計數器是否為0
doAcquireSharedInterruptibly(arg);//如果不為0則阻塞當前執行緒
}
```
其中`tryAcquireShared`方法,是AbstractQueuedSynchronizer中的一個模板方法,其具體實現在Sync類中,其主要是判斷計數器是否為零,如果為零則返回1,如果不為零則返回-1,具體是這樣的:
```java
protected int tryAcquireShared(int acquires) {
return (getState() == 0) ? 1 : -1;
}
```
>**面試官**:嗯,很不錯,馬上給你發offer。
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