Java 并发基础（三）：再谈 CountDownLatch

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发布于: 2021 年 04 月 05 日

你好，我是看山。

java.util.concurrent.CountDownLatch 是 JDK 1.5 提供的一个同步辅助类：在一组正在其他线程中的操作执行完成之前，它允许一个或多个线程一直等待。

CountDownLatch 是一个通用同步工具，它有很多用途。用 1 初始化的 CountDownLatch 可以用作一个简单的开/关锁存器或入口：在某一线程调用 countDown 打开入口前，所有调用 await 的线程都一直在入口处等待。用 N(N>=1) 初始化的 CountDownLatch 可以使一个线程在 N 个线程完成某项操作之前一直等待，或者使其在某项操作完成 N 次之前一直等待。

CountDownLatch 的一个有用特性是，在计数达到 0 之前，它不会阻塞调用 countDown 方法的线程继续执行，它只是阻止所有调用 await 的线程继续执行 await 后面的操作。

CountDownLatch 有两种典型用法：

有两个计数器，一个启动信号，一个完成信号。
将一个问题分成 N 个部分，需要执行的 N 个子部分定义为 Runnable，然后将所有 Runnable 加入到 Executor 队列中。当所有的 N 个子部分完成后，等待的线程将会通过 await 方法继续执行后续操作。

两个计数器

示例代码：

public class CountDownLatchTest {    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {        CountDownLatch startSignal = new CountDownLatch(1);// 先行条件        CountDownLatch doneSignal = new CountDownLatch(N);
        for (int i = 0; i < N; ++i) {            new Thread(new Worker(startSignal, doneSignal)).start();        }
        doSomethingElse();        startSignal.countDown();// 开始        doSomethingElse();        doneSignal.await();// 等待所有操作结束    }}
class Worker implements Runnable {    private final CountDownLatch startSignal;    private final CountDownLatch doneSignal;
    Worker(CountDownLatch startSignal, CountDownLatch doneSignal) {        this.startSignal = startSignal;        this.doneSignal = doneSignal;    }
    @Override    public void run() {        try {            startSignal.await();// 等待先行条件结束            doWork();            doneSignal.countDown();        } catch (InterruptedException ex) {        }    }
    void doWork() {...}}

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在示例代码中，startSignal 为先决条件，此处初始计数为 1，是一个简单的开关。比如田径比赛中的百米跑，发令枪响前，运动员都在等待；发令枪响后，运动员开始比赛，等到最后一名运动员到达终点，比赛结束。

简单的代码实现为：

import java.util.Random;import java.util.concurrent.CountDownLatch;import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors;import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class CountDownLatchTest {    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {        final CountDownLatch begin = new CountDownLatch(1);        final CountDownLatch end = new CountDownLatch(3);        final ExecutorService exec = Executors.newFixedThreadPool(3);
        for (int index = 0; index < 3; index++) {            exec.submit(new Runner(index + 1, begin, end));        }
        System.out.println("各就各位。");        System.out.println("预备。");        System.out.println("嘭。");        begin.countDown();        end.await();        System.out.println("比赛结束，准备颁奖。");        exec.shutdown();    }}
class Runner implements Runnable {    private int no;    private CountDownLatch begin;    private CountDownLatch end;
    public Runner(int no, CountDownLatch begin, CountDownLatch end) {        this.no = no;        this.begin = begin;        this.end = end;        System.out.println("No." + no + "到达起跑线。");    }
    @Override    public void run() {        try {            begin.await();// 等待发令枪响            System.out.println("No." + no + "向前飞奔着。");            TimeUnit.SECONDS.sleep(new Random().nextInt(10));// 奔跑的过程中。        } catch (InterruptedException e) {        }        System.out.println("No." + no + "到达终点。");        end.countDown();    }}

复制代码

引申开来，开始定义一系列的执行的链条，第一个没有先决条件，直接执行，第二个以第一个为先决条件，以此类推。我是懒人，不做太多赘述，我一个朋友的文章中写的不错：利用 CountDownLatch 同步辅助类进行线程同步

一个计数器

一个计数器的情况自己感觉情况比较单一，就是主线程等待子线程结束，再继续执行。这里的主线程、子线程是相对而言的，可能主线程本身是另一个线程的子线程。

示例代码：

public class CountDownLatchTest6 {    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {        CountDownLatch doneSignal = new CountDownLatch(3);        ExecutorService e = Executors.newCachedThreadPool();
        for (int i = 0; i < 3; ++i) {            e.execute(new Worker(doneSignal, i));        }        doSomethingElse();        doneSignal.await();// 等待子线程结束        doSomethingElse();        e.shutdown();    }}
class Worker implements Runnable {    private final CountDownLatch doneSignal;    private final int id;
    Worker(CountDownLatch doneSignal, int id) {        this.doneSignal = doneSignal;        this.id = id;    }
    @Override    public void run() {        doWork();        doneSignal.countDown();    }
    void doWork() {...}}