Hi，大家好，我是编程小6，很荣幸遇见你，我把这些年在开发过程中遇到的问题或想法写出来，今天说一说Semaphore、CountDownLatch 的实现原理浅析,希望能够帮助你!!!。

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Semaphore

Semaphore（信号量）它通过 new Semaphore(permits) 来进行创建，permits 表示同一时间可以执行多少个线程。

使用 acquire 来获得许可，通过 release 来释放许可。在同一时间只允许 permits 个线程同时运行。

可以看到输出结果，当线程数量达到上限的时候，其它线程无法执行，释放了一个线程后归还一个信号量，那么下一个线程才能执行。

它的实现原理如下

1. 当调用 new Semaphore(5); 的时候就是说同一时刻只能有 5 个线程在同时执行。它的内部实现是创建了一个 NonfairSync，5 表示 state 的初始值，也就是信号量
2. 申请许可的时候，其实就是在调用 acquire()
3. 获取共享锁就是调用 NonfairSync 的 nonfairTryAcquireShared 方法
4. 获取一个信号量的话 tmp = state - 1，如果 tmp < 0 了表明"过载"了申请许可失败会将当前线程构造成 Waiter 结点放入同步队列中
5. 如果 tmp >= 0 的话，则调用 CAS 去更新值，在这个过程由于存在并发的情况失败了会无限循环调用 CAS 设置
6. 如果 CAS 设置成功，那么持有锁成功
7. 如果 CAS 设置锁失败（会不停的循环设置直到发现 state < 0 了还没有成功，如下图）会将当前线程构造成 Waiter 结点放入同步队列中
8. 同步队列中的线程处于等待状态，当调用 release 后或者发出线程中断操作后，这个线程又会开始从头结点开始争抢锁

CountDownLatch

CountDownLatch 内部维护了一个计数器，当计数器不为 0 的时候调用其 await() 可以进行阻塞，每次使用 countDown() 计数器值 - 1，当计数器值为 0 的时候，所有阻塞的线程从 await() 返回

利用这个特性我们可以用来合并多个线程最终的结果，或者以此来模拟并发请求调用等等，如下并发请求代码

此处的“锁”的成功与否表现其实就是 CountDownLatch 的一个同步值的变化

我们来分析下 CountDownLatch 是如何做到的以下两张图分别展示了在 countDown() 和 await() 的原理，源码跟着看就行了就不贴出来了

1. countDown 的时候每次调用都会对 state 减 1 也就是我们 new CountDownLatch(10); 的这个计数器的数字减 1，如果为 0 的话说明该唤醒同步队列中的等待结点了，如果大于 0 的话这直接返回。

此时唤醒同步队列中的等待结点后，await() 中挂起的线程将被唤醒，然后再次将下一个结点设置为头结点，唤醒下一个结点如此往复，最终所有的线程将被唤醒

2. 此时后面调用了 await 方法它会去获取同步值发现为 0 的话成功返回，如果小于 0 的话，再次判断是否是头结点，如果是的话再次尝试获取同步值，如果发现 state 为 0 的话则将当前节点断开，设置同步队列中的下一个结点为头结点，调用释放锁逻辑。如果 state 不为 0 或者发现不是头结点就直接将线程挂起

作者：在江湖中coding
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来源：掘金
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