CountDownLatch简介

引言

在多线程编程中，线程之间的协调和同步是一个常见的需求。Java 提供了多种工具来实现这一目标，其中 CountDownLatch 是一种简单而强大的同步机制。本文将详细介绍 CountDownLatch 的概念、使用方法和实际应用场景。

1. CountDownLatch 概述

CountDownLatch 是 java.util.concurrent 包中的一个类，用于在多线程环境下实现一种简单的计数器。当计数器的值到达零时，所有等待的线程都会被释放。它通常用于等待其他线程完成一组操作，然后再继续执行。

2. CountDownLatch 的基本使用

2.1 初始化

CountDownLatch 在初始化时需要指定一个正整数，表示计数器的初始值。这个值一旦设定，就无法再修改。

CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3);

2.2 主要方法

await()：使当前线程在计数器到达零之前一直等待。
countDown()：将计数器的值减一。如果计数器的值减到零，所有等待的线程将被释放。

3. 示例代码

以下是一个使用 CountDownLatch 的示例代码，模拟了一个场景：主线程等待其他三个工作线程完成各自的任务，然后再继续执行。

import java.util.concurrent.CountDownLatch;public class CountDownLatchExample {public static void main(String[] args) {final int threadCount = 3;CountDownLatch latch = new CountDownLatch(threadCount);for (int i = 0; i < threadCount; i++) {new Thread(new Worker(latch)).start();}try {// 主线程等待latch.await();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("All workers have finished their tasks. Main thread continues.");}static class Worker implements Runnable {private CountDownLatch latch;public Worker(CountDownLatch latch) {this.latch = latch;}@Overridepublic void run() {System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " is working...");try {// 模拟工作Thread.sleep((int) (Math.random() * 1000));} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " finished work.");latch.countDown(); // 任务完成，计数器减一}}
}

4. CountDownLatch 的实际应用场景

并行任务的协调：在处理需要分阶段完成的任务时，可以使用 CountDownLatch 来确保所有子任务都完成后再进行下一阶段的操作。
服务启动顺序控制：在微服务架构中，可以使用 CountDownLatch 来确保所有依赖服务都已启动，然后再启动主服务。
测试并发代码：在测试并发代码时，可以使用 CountDownLatch 控制多个线程同时开始执行某段代码，以观察其在高并发情况下的表现。

5. CountDownLatch 的优缺点

优点

简单易用：CountDownLatch 的 API 简单明了，使用方便。
灵活性：可以用于各种需要线程同步的场景。
线程安全：CountDownLatch 是线程安全的，内部使用 AtomicInteger 确保计数器的正确性。

缺点

一次性使用：CountDownLatch 的计数器不能重置，因此它是一次性的。一旦计数器到达零，CountDownLatch 对象就不能再使用。
功能有限：对于需要更复杂的线程同步机制，可能需要使用其他同步工具（如 CyclicBarrier 或 Semaphore）。