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一、CountDownLatch介绍
CountDownLatch（闭锁）是一个同步协助类，允许一个或多个线程等待，直到其他线程完成操作集。
CountDownLatch使用给定的计数值（count）初始化。await方法会阻塞直到当前的计数值（count）由于countDown方法的调用达到0，count为0之后所有等待的线程都会被释放，并且随后对await方法的调用都会立即返回。这是一个一次性现象 —— count不会被重置。如果你需要一个重置count的版本，那么请考虑使用CyclicBarrier。
那CountDownLatch到底是做什么用呢？
CountDownLatch有两种场景可以使用：\
场景1：（让单个线程等待）
比如有一个面板也需要显示大屏，大屏中需要查询5中不同的数据，那么就可以分为5个线程去执行，然后主线程返回结果就需要等待这5个线程全部执行完毕才返回给前端。这样就是每个线程每次执行都调用countDown()当5个线程全部调用countDown()之后，主线程的await()就会被唤醒。
就比如王者荣耀，需要5个人全部准备好之后，游戏才能开始。
场景2：（让多个线程等待）
比如田径运动，需要让多名运动员都准备好，然后鸣枪之后运动员才开始赛跑
二、CountDownLatch的使用
构造器（防止资源耗尽）
常用方法
// 调用 await() 方法的线程会被挂起，它会等待直到 count 值为 0 才继续执行
public void await() throws InterruptedException { };
// 和 await() 类似，若等待 timeout 时长后，count 值还是没有变为 0，不再等待，继续执行
public boolean await(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException { };
// 会将 count 减 1，直至为 0
public void countDown()
2-1、一个线程等待多个线程
2-1-1、案例一
模拟上面说道的大屏功能，需要展示新增用户数量、统计订单数量、商品销量、总销售额，只有等这四项全部执行完毕，再唤醒主线程。
下面创建了一个4个资源的CountDownLatch,
public class CountDownLatchTest3 {
//用于聚合所有的统计指标
private static Map map = new ConcurrentHashMap();
//创建计数器，这里需要统计4个指标
private static CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(4);
public static void main(String[] args) throws Exception {
//记录开始时间
long startTime = System.currentTimeMillis();
Thread countUserThread = new Thread(() -> {
try {
System.out.println("正在统计新增用户数量");
Thread.sleep(3000);//任务执行需要3秒
map.put("userNumber", 100);//保存结果值
System.out.println("统计新增用户数量完毕");
countDownLatch.countDown();//标记已经完成一个任务
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
});
Thread countOrderThread = new Thread(() -> {
try {
System.out.println("正在统计订单数量");
Thread.sleep(3000);//任务执行需要3秒
map.put("countOrder", 20);//保存结果值
System.out.println("统计订单数量完毕");
countDownLatch.countDown();//标记已经完成一个任务
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
});
Thread countGoodsThread = new Thread(() -> {
try {
System.out.println("正在商品销量");
Thread.sleep(3000);//任务执行需要3秒
map.put("countGoods", 300);//保存结果值
System.out.println("统计商品销量完毕");
countDownLatch.countDown();//标记已经完成一个任务
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
});
Thread countmoneyThread = new Thread(() -> {
try {
System.out.println("正在总销售额");
Thread.sleep(3000);//任务执行需要3秒
map.put("countMoney", 40000);//保存结果值
System.out.println("统计销售额完毕");
countDownLatch.countDown();//标记已经完成一个任务
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
});
//启动子线程执行任务
countUserThread.start();
countGoodsThread.start();
countOrderThread.start();
countmoneyThread.start();
try {
//主线程等待所有统计指标执行完毕
countDownLatch.await();
long endTime = System.currentTimeMillis();//记录结束时间
System.out.println("------统计指标全部完成--------");
System.out.println("统计结果为：" + map);
System.out.println("任务总执行时间为" + (endTime - startTime) + "ms");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
执行结果：
2-1-2、案例二
public class CountDownLatchTest2 {
public static void main(String[] args) throws Exception {
CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(5);
for (int i = 0; i < 5; i++) {
final int index = i;
new Thread(() -> {
try {
Thread.sleep(1000 +
ThreadLocalRandom.current().nextInt(1000));
System.out.println(Thread.currentThread().getName()
+ " finish task" + index);
countDownLatch.countDown();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}).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");
}
}
执行结果
2-1-3、使用小结
使用countDownLatch创建固定的资源数，并且调用await()等待其他线程执行完毕，其它子线程在执行完毕的时候调用countDown()当countDown()次数和创建的资源数相等的时候，唤醒被await()的线程。
2-2、多个线程等待一个线程
模拟田径运行，先让所有运动员准备完毕，然后裁判鸣枪开始执行
public class CountDownLatchTest {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(1);
long start = System.currentTimeMillis();
System.out.println("所有运动员开始准备，时间："+start);
for (int i = 0; i < 5; i++) {
new Thread(() -> {
try {
//准备完毕……运动员都阻塞在这，等待号令
System.out.println(Thread.currentThread().getName()+"准备完毕，等待鸣枪");
countDownLatch.await();
String parter = "【" + Thread.currentThread().getName() + "】";
System.out.println(parter + "开始执行……");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}).start();
}
Thread.sleep(2000);// 裁判准备发令
long l = System.currentTimeMillis() - start;
System.out.println("裁判准备鸣枪,时间："+l);
countDownLatch.countDown();// 发令枪：执行发令
}
}
执行结果：
2-2-1、使用小结
首先通过countDownLatch创建一个资源，然后其他线程使用await()进行等待，当调用countDown()的时候，被阻塞的线程开始执行
三、CountDownLatch实现原理
底层基于 AbstractQueuedSynchronizer 实现，CountDownLatch 构造函数中指定的count直接赋给AQS的state；每次countDown()则都是release(1)减1，最后减到0时unpark阻塞线程；这一步是由最后一个执行countdown方法的线程执行的。
而调用await()方法时，当前线程就会判断state属性是否为0，如果为0，则继续往下执行，如果不为0，则使当前线程进入等待状态，直到某个线程将state属性置为0，其就会唤醒在await()方法中等待的线程。
四、CountDownLatch与Thread.join的区别
- CountDownLatch的作用就是
允许一个或多个线程等待其他线程完成操作，看起来有点类似join() 方法，但其提供了比 join() 更加灵活的API。 - CountDownLatch可以
手动控制在n个线程里调用n次countDown()方法使计数器进行减一操作，也可以在一个线程里调用n次执行减一操作。 - 而
join() 的实现原理是不停检查join线程是否存活，如果 join 线程存活则让当前线程永远等待。所以两者之间相对来说还是CountDownLatch使用起来较为灵活。
五、CountDownLatch与CyclicBarrier的区别
CountDownLatch和CyclicBarrier都能够实现线程之间的等待，只不过它们侧重点不同：
CountDownLatch的计数器只能使用一次，而CyclicBarrier的计数器可以使用reset() 方法重置。所以CyclicBarrier能处理更为复杂的业务场景，比如如果计算发生错误，可以重置计数器，并让线程们重新执行一次- CyclicBarrier还提供getNumberWaiting(可以获得CyclicBarrier阻塞的线程数量)、isBroken(用来知道阻塞的线程是否被中断)等方法。
- CountDownLatch会阻塞主线程，CyclicBarrier不会阻塞主线程，只会阻塞子线程。
- CountDownLatch和CyclicBarrier都能够实现线程之间的等待，只不过它们侧重点不同。CountDownLatch一般用于一个或多个线程，等待其他线程执行完任务后，再执行。CyclicBarrier一般用于一组线程互相等待至某个状态，然后这一组线程再同时执行。
- CyclicBarrier 还可以提供一个 barrierAction，合并多线程计算结果。
CyclicBarrier是通过ReentrantLock的"独占锁"和Conditon来实现一组线程的阻塞唤醒的，而CountDownLatch则是通过AQS的“共享锁”实现
