JDK 源码中怎么解读 CountDownLatch 与 Semaphore 源码

阿宇小哥_5547

阿宇小哥_5547

2026-08-13

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原创

countdownlatch 是基于 aqs 共享模式的一次性计数器,state 表示剩余等待数,归零后不可重置;semaphore 是基于 aqs 共享模式的可动态增减许可证池,state 表示可用许可证数,支持公平/非公平策略及批量操作。

jdk 源码中怎么解读 countdownlatch 与 semaphore 源码

CountDownLatch 和 Semaphore 的源码都基于 AQS(AbstractQueuedSynchronizer) 实现,但用途和设计逻辑不同。理解它们的关键不是逐行读源码,而是抓住「状态语义」和「AQS 模式选择」这两个核心。

CountDownLatch:共享模式下的一次性计数器

它用 AQS 的 共享锁模式,state 字段直接表示剩余等待数:

  • 构造时调用 setState(count) 初始化计数;
  • countDown() 调用 releaseShared(1),尝试将 state 减 1;减到 0 时,tryReleaseShared 返回 true,触发 AQS 唤醒所有阻塞线程;
  • await() 调用 acquireSharedInterruptibly(1),若 state ≠ 0,则入队挂起;state 变为 0 后,tryAcquireShared 返回 ≥0,线程直接通过;
  • state 归零后不可重置——tryAcquireShared 永远返回 1,后续 await 不再阻塞,这是“一次性”的本质体现。

Semaphore:共享模式下的可增可减许可证池

它也走 AQS 共享模式,但 state 表示当前可用许可证数量,支持 acquire/release 动态调整:

  • 公平/非公平由内部 Sync 子类决定,公平版使用 FairSync,按 FIFO 唤醒;
  • acquire() 调用 acquireSharedInterruptibly(1),若 state > 0 则 CAS 减 1 成功,否则排队;
  • release() 调用 releaseShared(1),CAS 增加 state,并唤醒头结点后第一个共享节点;
  • 支持批量操作:acquire(3) 要求 state ≥ 3 才能获取,否则阻塞;release(2) 直接给 state +2,可能唤醒多个等待线程。

对比看源码时最该盯住的三个地方

不用通读全部代码,重点关注:

  • Sync 内部类:CountDownLatch 只有 Sync extends AbstractQueuedSynchronizer;Semaphore 有两个:FairSync / NonfairSync,区别就在 tryAcquireShared 是否检查队列是否有前驱节点;
  • tryAcquireShared 方法:CountDownLatch 中它只判断 state == 0;Semaphore 中它要判断 state ≥ 需求数,且做 CAS 尝试;
  • state 更新逻辑:CountDownLatch 的 state 只减不增、归零即终态;Semaphore 的 state 可增可减,且 release 可能导致多次唤醒。

调试建议:从构造 + await/acquire 入手

写个最小复现案例,打断点进:

  • CountDownLatch 构造后,观察 sync.getState() 初始值;
  • 调一次 countDown(),看 sync.getState() 是否减 1;
  • 在 await() 处停住,看是否进入 doAcquireSharedInterruptibly;
  • 对 Semaphore,重点验证 acquire() 失败后是否真进了 AQS 队列,release() 后是否真唤醒了下一个线程。

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