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CountDownLatch的应用与原理

news 2025/8/7 13:48:37

一、什么是CountDownLatch

CountDownLatch是具有synchronized机制的一个工具，目的是让一个或者多个线程等待，直到其他线程的一系列操作完成。

CountDownLatch初始化的时候，需要提供一个整形数字，数字代表着线程需要调用countDown()方法的次数，当计数为0时，线程才会继续执行await()方法后的其他内容。CountDownLatch(int count);

二、CountDownLatch对象中的方法

CountDownLatch(int count)：count为计数器的初始值（一般需要多少个线程执行，count就设为几）。
countDown(): 每调用一次计数器值-1，直到count被减为0，代表所有线程全部执行完毕。
getCount()：获取当前计数器的值。
await(): 等待计数器变为0，即等待所有异步线程执行完毕。
boolean await(long timeout, TimeUnit unit)：此方法与await()区别：

①此方法至多会等待指定的时间，超时后会自动唤醒，若 timeout 小于等于零，则不会等待
②boolean 类型返回值：若计数器变为零了，则返回 true；若指定的等待时间过去了，则返回 false

三、CountDownLatch使用

首先我们先使用join阻塞等待线程完成

首先建立3个线程。

public class Worker1 implements Runnable {@Overridepublic void run() {System.out.println("-线程1启动");try {Thread.sleep(13_000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("线程1完成--我休眠13秒\r\n");}
}public class Worker2 implements Runnable {@Overridepublic void run() {System.out.println("-线程2启动");try {Thread.sleep(3_000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("线程2完成--我休眠3秒\r\n");}
}public class Worker3 implements Runnable {@Overridepublic void run() {System.out.println("-线程3启动");try {Thread.sleep(3_000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}try {Thread.sleep(3_000);} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}System.out.println("线程3完成--我休眠6秒\r\n");System.out.println();}
}public class Main {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {Worker1 worker1 = new Worker1();Worker2 worker2 = new Worker2();Worker3 worker3 = new Worker3();Thread thread1 = new Thread(worker1,"线程1");Thread thread2 = new Thread(worker2,"线程2");Thread thread3 = new Thread(worker3,"线程3");thread1.start();thread2.start();thread3.start();thread1.join();thread2.join();thread3.join();System.out.println("主线程结束....");}
}

结果如下所示：

可以看出三个线程是并行执行的。启动顺序，并不和执行完毕的顺序一致，但可以明确的是，主线程为一直阻塞，直到三个线程执行完毕。

使用CountDownLatch模拟并发

    CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(1);for (int i = 0; i < 5; i++) {new Thread(() -> {try {//所有请求都阻塞在这，等待countDownLatch.await();// 调用测试接口System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "开始执行……");} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}).start();}// 让请求都准备好Thread.sleep(2000);// 让所有请求统一请求countDownLatch.countDown();

单个线程等待：多个线程(任务)完成后，进行汇总合并

        int count = 3;CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(count);for (int i = 0; i < count; i++) {final int index = i;new Thread(() -> {try {Thread.sleep(1000 + ThreadLocalRandom.current().nextInt(1000));System.out.println("finish" + index + Thread.currentThread().getName());} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}finally{countDownLatch.countDown();}}).start();}countDownLatch.await();// 主线程在阻塞，当计数器==0，就唤醒主线程往下执行。System.out.println("主线程:在所有任务运行完成后，进行结果汇总");

我们可以看到如下结果是主线程一直阻塞一直等待计数器==0才唤醒主线程继续执行的。

四、CountDownLatch原理

CountDownLatch是通过AQS的state字段来实现的一个计数器，计数器的初始值（state的值）为new CountDownLatch设置的数量，每次调用countDown的时候，state的值会进行减1，最后某个线程将state值减为0时，会把调用了await()进行阻塞等待的线程进行唤醒。CountDownLatch重写了tryReleaseShared这个方法，只有当state这个字段被设置为0时，也就是tryReleaseShared返回true的情况就会执行doReleaseShared方法，把调用了await的线程进行唤醒。

  public final boolean releaseShared(int arg) {if (tryReleaseShared(arg)) {doReleaseShared();return true;}return false;}protected boolean tryReleaseShared(int releases) {// Decrement count; signal when transition to zerofor (;;) {int c = getState();if (c == 0)return false;int nextc = c-1;if (compareAndSetState(c, nextc))return nextc == 0;}}

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