同步工具类之计数器CountDownLatch

CountDownLatch一般被称作"计数器"，作用大致就是数量达到了某个点之后计数结束，才能继续往下走。

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框架服务之后执行。

原理分析

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

CountDownLatch主要有两个方法：countDown()和await()。countDown()方法用于使计数器减一，其一般是执行任务的线程调用，await()方法则使调用该方法的线程处于等待状态，其一般是主线程调用。这里需要注意的是，countDown()方法并没有规定一个线程只能调用一次，当同一个线程调用多次countDown()方法时，每次都会使计数器减一；另外，await()方法也并没有规定只能有一个线程执行该方法，如果多个线程同时执行await()方法，那么这几个线程都将处于等待状态，并且以共享模式享有同一个锁。

代码演示

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();
            System.out.println("子线程" +Thread.currentThread().getName()+ "处理自己事情");
            Thread.sleep(1000);
            await.countDown();
        } 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();
    System.out.println("主线程处理结束");
    await.await();
    System.out.println("子线程处理完毕啦");
}

使用场景

场景一：将任务分割成多个子任务，每个子任务由单个线程去完成，等所有线程完成后再将结果汇总。（MapReduce）这种场景下，CountDoenLatch作为一个完成信号来使用。
场景二：多个线程等到，一直等到某个条件发生。比如多个赛跑运动员都做好了准备，就等待裁判手中的发令枪响。这种场景下，就可以将CountdownLatch的初始值设置成1。

总结

• CountDownLatch的初始值不能重置，只能减少不能增加，最多减少到0；
• 当CountDownLatch计数值没减少到0之前，调用await方法可能会让调用线程进入一个阻塞队列，直到计数值减小到0；
• 调用countDown方法会让计数值每次都减小1，但是最多减少到0。当CountDownLatch的计数值减少到0的时候，会唤醒所有在阻塞队列中的线程。