简介
CountDownLatch，是一个同步器，允许一个或多个线程等待，直到一组操作在其他线程中完成。
概述
初始CountDownLatch时，会给定count，await方法会阻塞，直到count减小到0，countDown方法会是count减1，count不能被重置。
应用
例一
描述
有1个老板，雇了10工人，工人就位后，并不是立即工作，而是等到老板发出指令，才会开始工作，每个工人完成工作后，也会发出一个指令反馈完成此工作，而老板会等待所有的工人都完成工作，然后做下一步打算。
代码
public class Driver {
private static final int N = 10;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
CountDownLatch startSignal = new CountDownLatch(1);
CountDownLatch doneSignal = new CountDownLatch(N);
for (int i = 0; i < N; ++i)
new Thread(new Worker("[工人" + i + "]", startSignal, doneSignal)).start(); // 启动工作线程
System.out.println("[老板]发出开始信号");
startSignal.countDown(); // 发出开始信号
doneSignal.await(); // 等待工人们完成
System.out.println("[老板]收到所有工人完成的信号");
}
}
class Worker implements Runnable {
private final String name;
private final CountDownLatch startSignal;
private final CountDownLatch doneSignal;
Worker(String name, CountDownLatch startSignal, CountDownLatch doneSignal) {
this.name = name;
this.startSignal = startSignal;
this.doneSignal = doneSignal;
}
public void run() {
try {
startSignal.await(); // 工人们在此等待老板的开工信号
System.out.println(this.name + " >> 开始工作");
doWork(); // 开始做工作
System.out.println(this.name + " << 完成工作");
doneSignal.countDown(); // 发出完成信号
} catch (InterruptedException ex) {
}
}
void doWork() {
System.out.println(this.name + " == 正在工作");
}
}
输出
[老板]发出开始信号
[工人0] >> 开始工作
[工人0] == 正在工作
[工人0] << 完成工作
[工人2] >> 开始工作
[工人2] == 正在工作
[工人2] << 完成工作
[工人1] >> 开始工作
[工人1] == 正在工作
[工人1] << 完成工作
[工人4] >> 开始工作
[工人3] >> 开始工作
[工人3] == 正在工作
[工人3] << 完成工作
[工人4] == 正在工作
[工人4] << 完成工作
[工人7] >> 开始工作
[工人6] >> 开始工作
[工人5] >> 开始工作
[工人5] == 正在工作
[工人5] << 完成工作
[工人6] == 正在工作
[工人7] == 正在工作
[工人6] << 完成工作
[工人7] << 完成工作
[工人8] >> 开始工作
[工人8] == 正在工作
[工人8] << 完成工作
[工人9] >> 开始工作
[工人9] == 正在工作
[工人9] << 完成工作
[老板]收到所有工人完成的信号
例二
描述
有1个很大的任务，可以分成10个子任务，交给10个线程去工作，并在最后汇总结果。
代码
public class Driver2 {
private static final int N = 10;
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
CountDownLatch startSignal = new CountDownLatch(1);
CountDownLatch doneSignal = new CountDownLatch(N);
ExecutorService e = Executors.newFixedThreadPool(N);
for (int i = 0; i < N; ++i)
e.execute(new WorkerRunnable(startSignal, doneSignal, i));
e.shutdown();
System.out.println("[总任务]分成" + N + "子任务并开始执行");
startSignal.countDown(); // 发出开始信号
doneSignal.await();
System.out.println("[总任务]已经完成");
}
}
class WorkerRunnable implements Runnable {
private final CountDownLatch startSignal;
private final CountDownLatch doneSignal;
private final int i;
WorkerRunnable(CountDownLatch startSignal, CountDownLatch doneSignal, int i) {
this.startSignal = startSignal;
this.doneSignal = doneSignal;
this.i = i;
}
public void run() {
try {
startSignal.await();
} catch (InterruptedException e) {
}
System.out.println("[子任务" + i + "]>>开始执行");
doWork(i);
doneSignal.countDown();
System.out.println("[子任务" + i + "]==已经完成");
}
void doWork(int i) {
System.out.println("[子任务" + i + "]==正在执行");
}
}
输出
[总任务]分成10子任务并开始执行
[子任务1]>>开始执行
[子任务1]==正在执行
[子任务1]==已经完成
[子任务4]>>开始执行
[子任务4]==正在执行
[子任务4]==已经完成
[子任务3]>>开始执行
[子任务3]==正在执行
[子任务3]==已经完成
[子任务0]>>开始执行
[子任务0]==正在执行
[子任务0]==已经完成
[子任务6]>>开始执行
[子任务6]==正在执行
[子任务6]==已经完成
[子任务2]>>开始执行
[子任务2]==正在执行
[子任务2]==已经完成
[子任务5]>>开始执行
[子任务5]==正在执行
[子任务5]==已经完成
[子任务7]>>开始执行
[子任务8]>>开始执行
[子任务9]>>开始执行
[子任务7]==正在执行
[子任务9]==正在执行
[子任务8]==正在执行
[子任务9]==已经完成
[子任务7]==已经完成
[子任务8]==已经完成
[总任务]已经完成
源码分析
public class CountDownLatch {
private static final class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer { // 内部类，继承自AQS
private static final long serialVersionUID = 4982264981922014374L;
Sync(int count) { // 构造方法
setState(count); // 设置state
}
int getCount() {
return getState(); // 获取state
}
protected int tryAcquireShared(int acquires) { // 获取共享锁
return (getState() == 0) ? 1 : -1; // state为0，成功获得锁，否则失败，去等待
}
protected boolean tryReleaseShared(int releases) { // 释放共享锁
for (;;) {
int c = getState(); // 获得state
if (c == 0) // state为0，已经没有线程在等待，不用唤醒
return false;
int nextc = c - 1; // state减1
if (compareAndSetState(c, nextc)) // 设置state
return nextc == 0; // 减到0时，唤醒后面的线程
}
}
}
private final Sync sync;
public CountDownLatch(int count) { // 构造方法，给定count
if (count < 0)
throw new IllegalArgumentException("count < 0");
this.sync = new Sync(count); // count赋值给state，指定需要释放count次锁，才会唤醒所有阻塞在该锁上的线程
}
public void await() throws InterruptedException {
sync.acquireSharedInterruptibly(1); // 调用同步器的响应中断的共享锁
}
public boolean await(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException {
return sync.tryAcquireSharedNanos(1, unit.toNanos(timeout)); // 调用同步器的支持超时的共享锁
}
public void countDown() {
sync.releaseShared(1); // 每调用一次countDown方法，就释放一次锁
}
public long getCount() {
return sync.getCount(); // 获取当前state
}
public String toString() {
return super.toString() + "[Count = " + sync.getCount() + "]";
}
}
CountDownLatch，内部维护一个Sync类，该类继承自AbstractQueuedSynchronizer，所有的逻辑都在Sync类中完成。
当一组线程调用await方法时，其实调用的是Sync的acquireSharedXXX方法，该方法首先判断tryAcquireShared方法的返回值是否大于0（state为0时返回1，否则，返回-1），也就是说，该共享锁是否还有空位，state初始时便会有count设置为大于0的值，所以，一有线程调用await方法（await -> acquireSharedXXX -> tryAcquireShared）,其实，进入的是Sync的acquireSharedXXX方法调用的doAcquireSharedXXX方法（该方法在AQS同步器里），进而入队了（寻找安全停靠点停下，或继续抢占共享锁），也就是说，等待了。
再看countDown方法，该方法调用的是Sync的releaseShared方法，该方法会调用tryReleaseShared方法，根据此方法的返回结果，决定是否唤醒阻塞在该共享锁上的线程。查看tryReleaseShared方法的逻辑可知，该方法只在state减到0时，才返回true。当然，如果state已经为0，有线程再调用此方法时，依然返回false，因为，此刻，阻塞在该共享锁上的线程已经被释放过了。
行文至此结束。
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