Java CountDownLatch实现原理（附代码示例）

谁借莪１个温暖的怀抱￠ 2023-10-11 23:20 18阅读 0赞

*  CountDownLatch本质其实就是一个计数器。
 *  在多线程并形处理业务时，需要等待其他线程处理完，再做后续的合并等操作，再响应用户时，可以使用CountDownLatch做计数，等到其他线程出现完之后，主线程就会被唤醒。
 *  CountDownLatch本身就是基于AQS实现的。
 *  new CountDownLatch时，直接指定好具体的数值。这个数值会复制给state属性。
 *  当子线程处理完任务后，执行countDown方法，内部就是直接给state - 1而已。
 *  当state减为0之后，执行await挂起的线程，就会被唤醒。
 *  CountDownLatch不能重复使用

### 实现原理、应用场景 ###

CountDownLatch的底层实现通常依赖于对底层的同步器（synchronizer）的使用，最常见的同步器是基于AQS（AbstractQueuedSynchronizer）的实现。

在AQS中，CountDownLatch使用一个共享的同步状态来表示等待的线程数。每个等待线程都调用await()方法来阻塞自己，直到计数器减为0。当一个线程调用countDown()方法时，计数器减一。一旦计数器达到零，所有被阻塞的线程将被同时释放，允许它们继续执行。

CountDownLatch的主要适用场景是在一个或多个线程等待其他线程完成某个操作，然后再继续执行的情况下。一些常见的应用场景包括：

1.  主线程等待多个工作线程完成：当主线程需要等待多个工作线程完成某个任务后才能继续执行时，可以使用CountDownLatch。主线程可以调用await()方法来等待所有工作线程完成，并在所有工作线程调用countDown()方法后继续执行。
2.  并发任务的协调：在并发编程中，当多个任务需要等待其他任务完成某个操作后再继续执行时，可以使用CountDownLatch来进行协调。每个任务可以在执行完自己的操作后调用countDown()方法，等待其他任务的任务可以在调用await()方法后阻塞自己，直到所有的任务都完成。
3.  测试并发性能：在进行并发性能测试时，可以使用CountDownLatch来协调并发任务的开始和结束。测试线程可以在开始时调用await()方法等待所有任务准备就绪，然后同时释放所有任务开始执行。测试线程还可以在结束时调用await()方法等待所有任务执行完毕，然后进行性能统计和结果分析。

总的来说，CountDownLatch是一种用于多个线程之间进行协调和同步的工具，适用于一些需要等待其他线程完成某个操作后才能继续执行的场景。它能够有效地控制线程的执行顺序和并发性，提供了一种简单而灵活的线程间通信方式。

## 代码示例 ##

下面是一个使用CountDownLatch的代码示例，展示了如何在多个线程之间进行同步等待：

import java.util.concurrent.CountDownLatch;
    
    public class CountDownLatchExample {
        
        public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        
            int threadsCount = 3;
            CountDownLatch latch = new CountDownLatch(threadsCount);
    
            for (int i = 0; i < threadsCount; i++) {
        
                Thread thread = new Thread(new Worker(latch));
                thread.start();
            }
    
            System.out.println("等待所有线程完成...");
            latch.await(); // 主线程等待所有工作线程完成
    
            System.out.println("所有线程已完成");
        }
    
        static class Worker implements Runnable {
        
            private final CountDownLatch latch;
    
            public Worker(CountDownLatch latch) {
        
                this.latch = latch;
            }
    
            @Override
            public void run() {
        
                // 模拟工作
                try {
        
                    Thread.sleep(2000);
                } catch (InterruptedException e) {
        
                    e.printStackTrace();
                }
    
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 完成工作");
    
                // 完成工作，倒计时减一
                latch.countDown();
            }
        }
    }

在上述示例中，我们创建了一个CountDownLatch对象并初始化为3（threadsCount）。然后，我们创建了3个工作线程（Worker），每个线程在完成工作后调用CountDownLatch的countDown()方法将倒计时减一。

主线程调用CountDownLatch的await()方法来等待所有工作线程完成。在所有工作线程都调用了countDown()方法之后，倒计时减为0，await()方法返回，主线程继续执行后续操作。

输出示例：

等待所有线程完成...
    Thread-0 完成工作
    Thread-1 完成工作
    Thread-2 完成工作
    所有线程已完成

通过CountDownLatch，我们可以实现多个线程之间的同步等待，主线程可以在所有工作线程完成后继续执行。这对于协调多个线程的并发任务非常有用。