多线程并发控制工具CountDownLatch详解

### 知识点: CountDownLatch #### 概述 `CountDownLatch`是Java并发编程中常用的同步辅助类，属于java.util.concurrent包中的一部分，可用于实现一个或多个线程等待，直到在其他线程中执行的一组操作完成。它通过一个给定的计数器初始化，该计数器表示等待完成的操作数。线程调用await()方法将会阻塞，直到当前计数器的值达到零。 #### 使用场景 - 当某一个操作需要等待其他多个操作全部完成后才能继续执行时，可以使用`CountDownLatch`。 - 多线程并发执行任务，在主线程中等待所有子线程完成各自的任务。 - 进行单元测试时，主线程需要等待一组操作（由测试方法产生）全部执行完毕后才能进行结果验证。 #### 核心方法 1. `await()`：调用此方法的线程会被阻塞，直到计数器的值减到0。如果计数器值不为0，当前线程会被挂起等待。 2. `countDown()`：调用此方法会将计数器减1，所有在CountDownLatch上等待的线程都会检查计数器值，如果值为0，则等待的线程会被唤醒。 3. `getCount()`：返回当前计数器的值。 #### 使用示例 ```java import java.util.concurrent.CountDownLatch; public class CountDownLatchDemo { public static void main(String[] args) throws InterruptedException { final CountDownLatch latch = new CountDownLatch(2); Thread thread1 = new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { try { // 执行某些操作 } finally { latch.countDown(); } } }); Thread thread2 = new Thread(new Runnable() { @Override public void run() { try { // 执行其他操作 } finally { latch.countDown(); } } }); // 启动线程 thread1.start(); thread2.start(); // 主线程等待 latch.await(); // 所有操作完成后的代码 } } ``` #### 与其他同步辅助类比较 - `CountDownLatch`与`CyclicBarrier`区别在于，`CyclicBarrier`可以重复使用，而`CountDownLatch`只能使用一次。`CyclicBarrier`是等待所有参与方达到某个点后再同时执行，而`CountDownLatch`则是等待计数器达到零。 - `CountDownLatch`与`Semaphore`不同，`Semaphore`通常用于限制同时访问资源的线程数量，而`CountDownLatch`用于等待某些操作完成。 #### 代码分析 在博文链接`https://uule.iteye.com/blog/1543958`中提到的`CountdownLatchTest`类可能包含了对`CountDownLatch`的使用测试。测试可能包括了各种不同的等待情景，包括但不限于正常流程下的等待、异常中断情况下的等待以及超时等待等。 #### 实际应用 在生产环境中，`CountDownLatch`通常用在以下场景： - 开始准备阶段，主线程等待所有参与工作的线程准备就绪。 - 执行一个阶段结束后，主线程等待子线程的结果处理。 - 应用程序关闭前，主线程需要等待所有服务结束。 #### 注意事项 - 使用`CountDownLatch`必须确保在计数器到达零之前，所有对`countDown()`的调用不会导致计数器的值变为负数。否则，会抛出`IllegalArgumentException`异常。 - `await()`方法有无参和带超时时间的两种重载方法，使用时应根据实际需要选择合适的方式。 #### 源码分析 作为开发者，阅读和理解`CountDownLatch`的源码可以帮助你更好地掌握其实现原理和性能特点。源码中会展示如何通过内部类`Sync`继承`AbstractQueuedSynchronizer`来管理同步状态，并提供`countDown()`和`await()`方法的实现。 #### 总结 `CountDownLatch`是Java并发工具包中的一个实用组件，它允许一个或多个线程等待其他线程完成操作。其简单易用的特性让它在多线程环境下的任务协调中占据了一席之地。开发者在使用时需要注意其一次性使用的限制，并妥善处理中断和超时等待的情况。通过实际代码和源码分析，可以深入理解和掌握`CountDownLatch`的工作原理和最佳实践。