Java线程并发工具类CountDownLatch原理及用法

简介

CountDownLatch是一种非常实用的java线程同步工具类，主要作用是允许一个或多个线程一直等待，在其他线程执行完一组操作之后才执行。

CountDownLatch主要有两个方法：
* countDown() : 对计数器进行操作，将计数器的值减少1
* await() : 调用该方法的线程等待计数器为0，也就是其他线程执行完毕后再执行

原理

CountDownLatch原理主要基于AQS(AbstractQueuedSynchronizer)的共享模式和共享锁实现。

当main线程调用CountDownLatch的await方法时，如果计数器不为0，则main线程会进入等待状态，同时计数器对应的线程会继续执行；当计数器减少到0时，main线程便会被唤醒，继续执行后面的代码。

用法

场景1：实现多个线程并发执行

当需要多个线程并发执行任务，需要在一定条件下一起执行，可以使用CountDownLatch实现。

示例代码：

public class CountDownLatchTest {

    private static final int THREAD_COUNT = 5;

    private static final CountDownLatch COUNT_DOWN_LATCH = new CountDownLatch(THREAD_COUNT);

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        for (int i = 0; i < THREAD_COUNT; i++) {
            Thread thread = new Thread(() -> {
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行完毕!");
                COUNT_DOWN_LATCH.countDown();
            });
            thread.start();
        }

        COUNT_DOWN_LATCH.await();
        System.out.println("所有线程执行完毕!");
    }
}

在上述代码中，首先定义了一个COUNT_DOWN_LATCH的CountDownLatch对象，并初始化计数器为THREAD_COUNT=5；然后启动了5个线程，每个线程执行完成后都会调用COUNT_DOWN_LATCH对象的countDown方法对计数器进行减一操作；main线程通过调用COUNT_DOWN_LATCH.await()方法来等待所有线程执行完毕，这样就可以保证所有线程都执行完毕后再执行后续的代码。

场景2：实现主线程等待子线程完成任务

当主线程需要等待子线程完成任务后再执行时，可以使用CountDownLatch来实现。

示例代码：

public class CountDownLatchTest {

    private static final CountDownLatch COUNT_DOWN_LATCH = new CountDownLatch(1);

    public static void main(String[] args) {
        Thread thread = new Thread(() -> {
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "开始执行任务...");
            try {
                Thread.sleep(3000);
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "执行任务完成！");
            COUNT_DOWN_LATCH.countDown();
        });
        thread.start();

        System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "等待子线程执行任务...");
        try {
            COUNT_DOWN_LATCH.await();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }
        System.out.println("所有任务完成，主线程开始执行！");
    }
}

在上述代码中，首先定义一个COUNT_DOWN_LATCH的CountDownLatch对象，并初始化计数器为1；然后启动了一个线程thread，该线程执行完成后会调用COUNT_DOWN_LATCH对象的countDown方法对计数器进行减一操作；主线程通过调用COUNT_DOWN_LATCH.await()方法来等待子线程执行完毕，这样就可以保证主线程在子线程执行完毕后再执行后续的代码。