揭秘 CountDownLatch 内部原理，助你轻松实现多线程同步协作

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2023-07-11 19:03:21

CountDownLatch：Java 并发编程中的同步利器

什么是 CountDownLatch？

在多线程编程中，有时你需要等待其他线程完成任务才能继续执行。CountDownLatch 就是一个专门用来处理这种场景的同步工具。它允许线程等待一组操作完成，然后才继续执行。

CountDownLatch 的特点

计数器： 指定需要等待的线程数量。
计数递减： 每个线程完成任务后，计数器会递减。
唤醒线程： 当计数器减为 0 时，所有等待的线程都会被唤醒。
一次性： CountDownLatch 是不可重用的，一旦使用完毕就不能再次使用。

CountDownLatch 的用法

CountDownLatch 的使用非常简单：

创建 CountDownLatch： 指定需要等待的线程数量。
在要等待的线程中调用 countDown()： 每个线程完成任务后调用 countDown() 来递减计数器。
在等待线程中调用 await()： 等待其他线程完成任务。

CountDownLatch 的原理

CountDownLatch 内部使用了一个计数器和一个条件变量来实现同步。当一个线程调用 await() 时，它会进入等待状态，直到计数器减为 0。而当一个线程调用 countDown() 时，它会递减计数器，如果计数器减为 0，则会唤醒所有等待的线程。

CountDownLatch 的示例

以下是一个简单的 CountDownLatch 示例：

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

public class CountDownLatchExample {

    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个 CountDownLatch，计数器为 3
        CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3);

        // 创建三个子线程，每个线程完成任务后调用 `countDown()`
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            new Thread(() -> {
                try {
                    // 模拟任务执行
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
                // 完成任务后递减计数器
                latch.countDown();
            }).start();
        }

        // 主线程等待其他线程完成任务
        try {
            latch.await();
        } catch (InterruptedException e) {
            e.printStackTrace();
        }

        // 所有任务完成，继续执行主线程
        System.out.println("所有任务已完成");
    }
}

CountDownLatch 的优点

简单易用： 使用方便，只需要指定等待的线程数量即可。
高性能： 内部实现高效，资源消耗少。
广泛应用： 适用于多种多线程同步场景，例如主线程等待子线程完成、线程池管理等。

常见问题解答

CountDownLatch 和 CyclicBarrier 有什么区别？
- CountDownLatch 是一个一次性的同步工具，而 CyclicBarrier 可以重复使用。
CountDownLatch 和 Semaphore 有什么区别？
- CountDownLatch 允许线程等待一组操作完成，而 Semaphore 则允许控制同时访问共享资源的线程数量。
如何避免 CountDownLatch 出现死锁？
- 确保所有等待的线程最终都会调用 countDown()。
CountDownLatch 可以用于哪些场景？
- 主线程等待所有子线程完成任务。
- 多个线程协作完成复杂任务。
- 控制线程池中的线程数量。
使用 CountDownLatch 时有哪些注意事项？
- 使用 CountDownLatch 时要注意死锁问题。
- 使用 CountDownLatch 时要注意资源回收问题。