并发之CountDownLatch用法详解

概念

CountDownLatch 是一个同步工具类，它允许一个或多个线程一直等待，直到其他线程执行完后再执行。例如，应用程序的主线程希望在负责启动框架服务的线程已经启动所有的框架服务之后执行。

CountDownlatch 原理

通过一个计数器来实现的，计数器的初始值为线程的数量。每当一个线程完成了自己的任务后，计数器的值就相应的减1 。当计数器到达 0 时，表示所有的线程都已完成了任务，然后在闭锁上等待的线程就可以恢复执行任务。

CountDownLatch的用法

CountDownlacth典型用法1：

某一个线程开始运行前等待n个线程执行完毕。将 CountDownLatch 的计数器初始化为n （new CountDownLatch(n)）,每当一个任务线程执行完毕，就将计数器减1 （countdownlatch.countDown() ），当计数器的值变为0时，在CountDownLatch上 await() 的线程就会被唤醒。一个典型应用场景就是启动一个服务时，主线程需要等待多个组件加载完毕，之后再继续执行。

需要注意的是：

await有多种方法，无限制时间等待和有限制时间等待

public void await() throws InterruptedException {
     sync.acquireSharedInterruptibly(1);
}

public boolean await(long timeout, TimeUnit unit)
     throws InterruptedException {
     return sync.tryAcquireSharedNanos(1, unit.toNanos(timeout));
}

使用例子：

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        CountDownLatch latch = new CountDownLatch(10);

        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            new Thread(new Runnable(){
                @Override
                public void run(){
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"  正在运行");
                    try {
                        Thread.sleep(3000);
                    }catch( Exception e){
                        e.printStackTrace();
                    } finally {
                        latch.countDown();
                    }
                }
            }).start();
        }
        System.out.println("等待子线程运行结束");
        latch.await();
        //latch.await(10, TimeUnit.SECONDS);
        System.out.println("子线程运行结束");
    }

CountDownLatch典型用法2：

实现多个线程开始执行任务的最大并行性。注意是并行性，不是并发，强调的是多个线程在某一时刻同时开始执行。类似于赛跑，将多个线程放到起点，等待发令枪响，然后同时开跑。做法是初始化一个共享的CountDownLatch(1)，将其计数器初始化为1，多个线程在开始执行任务前首先 coundownlatch.await()，当主线程调用 countDown() 时，计数器变为0，多个线程同时被唤醒。

子线程等待主线程处理完毕开始处理，子线程处理完毕后，主线程输出

class MyRunnable implements Runnable {
 
    private CountDownLatch countDownLatch;
 
    private CountDownLatch await;
 
    public MyRunnable(CountDownLatch countDownLatch, CountDownLatch await) {
        this.countDownLatch = countDownLatch;
        this.await = await;
    }
 
    @Override
    public void run() {
        try {
            countDownLatch.await();// 所有线程在此进入等待状态
            System.out.println("子线程" +Thread.currentThread().getName()+ "处理自己事情");
            Thread.sleep(1000);
            await.countDown();// 所有线程在此进入等待状态

       } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } } }

public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(1);
        CountDownLatch await = new CountDownLatch(5);
 
        for (int i=0; i< 5; i++) {
            new Thread(new MyRunnable(countDownLatch, await)).start();
        }
 
        System.out.println("主线程处理自己事情");
        Thread.sleep(3000);
        countDownLatch.countDown();//  主线程调用countDown() 时，计数器变为0，所有线程去做要做的事
        System.out.println("主线程处理结束");
        await.await();// 唤醒所有线程
        System.out.println("子线程处理完毕啦");
    }

在实时系统中的使用场景
实现最大的并行性：有时我们想同时启动多个线程，实现最大程度的并行性。例如，我们想测试一个单例类。如果我们创建一个初始计数器为1的CountDownLatch，并让其他所有线程都在这个锁上等待，只需要调用一次countDown()方法就可以让其他所有等待的线程同时恢复执行。
开始执行前等待N个线程完成各自任务：例如应用程序启动类要确保在处理用户请求前，所有N个外部系统都已经启动和运行了。
死锁检测：一个非常方便的使用场景是你用N个线程去访问共享资源，在每个测试阶段线程数量不同，并尝试产生死锁。

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