Java高并发编程基础三大利器 - CountDownLatch

1. 什么是CountDownLatch

CountDownLatch是一个线程倒计时锁。

CountDownLatch是通过一个计数器来实现的，计数器的初始值是线程的数量。
每当一个线程执行完毕后，计数器的值就减1，
当计数器的值为0时，表示所有线程都执行完毕，
然后在闭锁上（调用await方法的线程）等待的线程就可以恢复工作了。

 

2. 应用场景

把一个大任务拆分N个部分，让多个工作线程（Worker）执行。
每个工作线程（Worker）执行完自己的部分计数器就减1。
当所有子部分都完成后，主线程才继续向下执行。

例子代码:

public class TestCountDownLatch1 {
     public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
          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();
          }

         // 主线程在阻塞，当计数器==0，就唤醒主线程往下执行
          countDownLatch.await();
          
          System.out.println("主线程:在所有任务运行完成后，进行结果汇总");
     }
}

 

更实际的例子:

我们打开一个电商的个人中心页面。
在该页面, 我们需要调用:
1. 用户信息接口
2. 用户订单接口
3. 用户会员信息等接口

然后合并后一起给到前端。
假设每个接口最长耗时为1s，如果我们同步调用的话最大耗时时间是3s，
如果我们采用异步调用然后合并结果，所以最大的耗时时间是3s。
每个接口调用返回数据后调用countDown方法，让计数器进行减1，
当把计数器减为0时的这个线程会去唤醒主线程，让它继续往下走。

 

3. CountDownLatch 实现原理

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。


部分源码:

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 zero
    for (;;) {
        int c = getState();
        if (c == 0)
            return false;
        int nextc = c-1;
        if (compareAndSetState(c, nextc))
            return nextc == 0;
    }
}