CountDownLatch（闭锁）是一个同步协助类，允许一个或多个线程等待，直到其他线程完成操作集。
CountDownLatch使用给定的计数值（count）初始化。await方法会阻塞直到当前的计数值（count）由于countDown方法的调用达到0，count为0之后所有等待的线程都会被释放，并且随后对await方法的调用都会立即返回。这是一个一次性现象 —— count不会被重置。如果你需要一个重置count的版本，那么请考虑使用CyclicBarrier。
CountDownLatch的使用
构造器
/**
* Constructs a {@code CountDownLatch} initialized with the given count.
*
* @param count the number of times {@link #countDown} must be invoked
* before threads can pass through {@link #await}
* @throws IllegalArgumentException if {@code count} is negative
*/
public CountDownLatch(int count) {
if (count < 0) throw new IllegalArgumentException("count < 0");
this.sync = new Sync(count);
}
常用方法
// 调用 await() 方法的线程会被挂起，它会等待直到 count 值为 0 才继续执行
public void await() throws InterruptedException { };
// 和 await() 类似，若等待 timeout 时长后，count 值还是没有变为 0，不再等待，继续执行
public boolean await(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException { };
// 会将 count 减 1，直至为 0
CountDownLatch应用场景
CountDownLatch一般用作多线程倒计时计数器，强制它们等待其他一组（CountDownLatch的初始化决定）任务执行完成。
CountDownLatch的两种使用场景：
- 场景1：让多个线程等待
- 场景2：让单个线程等待。
场景1 让多个线程等待：模拟并发，让并发线程一起执行
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
public class CountDownLatchTest {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(1);
for (int i = 0; i < 5; i++) {
new Thread(() -> {
try {
//准备完毕……运动员都阻塞在这，等待号令
countDownLatch.await();
String parter = "【" + Thread.currentThread().getName() + "】";
System.out.println(parter + "开始执行……");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}).start();
}
Thread.sleep(2000);// 裁判准备发令
countDownLatch.countDown();// 发令枪：执行发令
}
}
场景2 让单个线程等待：多个线程(任务)完成后，进行汇总合并
很多时候，我们的并发任务，存在前后依赖关系；比如数据详情页需要同时调用多个接口获取数据，并发请求获取到数据后、需要进行结果合并；或者多个数据操作完成后，需要数据check；这其实都是：在多个线程(任务)完成后，进行汇总合并的场景。
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ThreadLocalRandom;
public class CountDownLatchTest2 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(5);
for (int i = 0; i < 5; i++) {
final int index = i;
new Thread(() -> {
try {
Thread.sleep(1000 + ThreadLocalRandom.current().nextInt(1000));
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " finish task" + index);
countDownLatch.countDown();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}).start();
}
// 主线程在阻塞，当计数器==0，就唤醒主线程往下执行。
countDownLatch.await();
System.out.println("主线程:在所有任务运行完成后，进行结果汇总");
}
}
CountDownLatch实现原理
底层基于 AbstractQueuedSynchronizer 实现，CountDownLatch 构造函数中指定的count直接赋给AQS的state；每次countDown()则都是release(1)减1，最后减到0时unpark阻塞线程；这一步是由最后一个执行countdown方法的线程执行的。
而调用await()方法时，当前线程就会判断state属性是否为0，如果为0，则继续往下执行，如果不为0，则使当前线程进入等待状态，直到某个线程将state属性置为0，其就会唤醒在await()方法中等待的线程。
可以看到在CountDownLatch构造时，创建一个Sync对象，这个类是基于AQS实现的。
完整实现如下
/**
* Synchronization control For CountDownLatch.
* Uses AQS state to represent count.
*/
private static final class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
private static final long serialVersionUID = 4982264981922014374L;
Sync(int count) {
setState(count);
}
int getCount() {
return getState();
}
protected int tryAcquireShared(int acquires) {
return (getState() == 0) ? 1 : -1;
}
protected boolean tryReleaseShared(int releases) {
// Decrement count; signal when transition to zero
for (;;) {
int c = getState();
if (c == 0)
return false;
int nextc = c-1;
if (compareAndSetState(c, nextc))
return nextc == 0;
}
}
这里将构造时传入的count作为AQS的state。在获取锁的过程中通过tryAcquireShared尝试获取锁，如果state的状态为0，则代表获取锁成功，否则获取失败。而释放锁时调用tryReleaseShared方法，在一个无限循环当中，不断将state的值做减1操作。如果state值被改为0，则返回true，否则返回false。
当执行java.util.concurrent.CountDownLatch#await()方法的时候，其实就是通过sync获取锁的操作，其实就是判断state的值，如果为0，则成功（tryAcquireShared）。
public void await() throws InterruptedException {
sync.acquireSharedInterruptibly(1);
}
调用java.util.concurrent.CountDownLatch#countDown方法
/**
* Decrements the count of the latch, releasing all waiting threads if
* the count reaches zero.
*
* <p>If the current count is greater than zero then it is decremented.
* If the new count is zero then all waiting threads are re-enabled for
* thread scheduling purposes.
*
* <p>If the current count equals zero then nothing happens.
*/
public void countDown() {
sync.releaseShared(1);
}
进入到父类如下方法
public final boolean releaseShared(int arg) {
if (tryReleaseShared(arg)) {
doReleaseShared();
return true;
}
return false;
}
上面说到tryReleaseShared方法执行一次就减少state的值一次，每次减少1（传入的参数arg为1）。直到减少为0才返回true。也就是说只有当减少到0才会真实执行doReleaseShared方法，而doReleaseShared方法在AQS中实现，就是从等待队列中唤醒阻塞的线程。这里是共享模式，所以在上面await方法中等待的几个线程都会释放，然后再次获取锁（state状态为0），继续接下来的操作。
CountDownLatch与Thread.join的区别
CountDownLatch的作用就是允许一个或多个线程等待其他线程完成操作，看起来有点类似join() 方法，但其提供了比 join() 更加灵活的API。
CountDownLatch可以手动控制在n个线程里调用n次countDown()方法使计数器进行减一操作，也可以在一个线程里调用n次执行减一操作。
而 join() 的实现原理是不停检查join线程是否存活，如果 join 线程存活则让当前线程永远等待。所以两者之间相对来说还是CountDownLatch使用起来较为灵活。
CountDownLatch与CyclicBarrier的区别
CountDownLatch和CyclicBarrier都能够实现线程之间的等待，只不过它们侧重点不同：
- CountDownLatch的计数器只能使用一次，而CyclicBarrier的计数器可以使用reset() 方法重置。所以CyclicBarrier能处理更为复杂的业务场景，比如如果计算发生错误，可以重置计数器，并让线程们重新执行一次
- CyclicBarrier还提供getNumberWaiting(可以获得CyclicBarrier阻塞的线程数量)、isBroken(用来知道阻塞的线程是否被中断)等方法。
- CountDownLatch会阻塞主线程，CyclicBarrier不会阻塞主线程，只会阻塞子线程。
- CountDownLatch和CyclicBarrier都能够实现线程之间的等待，只不过它们侧重点不同。CountDownLatch一般用于一个或多个线程，等待其他线程执行完任务后，再执行。CyclicBarrier一般用于一组线程互相等待至某个状态，然后这一组线程再同时执行。
- CyclicBarrier 还可以提供一个 barrierAction，合并多线程计算结果。
- CyclicBarrier是通过ReentrantLock的"独占锁"和Conditon来实现一组线程的阻塞唤醒的，而CountDownLatch则是通过AQS的“共享锁”实现