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1  前言 

2  常用方法

3 示例

4 解析

4.1 countDown()

4.2 await() 源码

1  前言 

countDownLatch（ 门阀、 计数器）是多线程控制的一种工具 ，它用来协调各个线程之间的同步。

countDownLatch相当于一个计数器，能够使一个线程等待另外一些线程完成各自的工作后，再继续执行。这个计数器的初始值就是线程的数量，每当一个线程完成之后，计数器就进行减1，当计数器的值为0时，那么在countDownLatch上等待的线程就可以继续执行。

countDownLatch接收一个int类型的参数，表示要等待的工作线程个数

public CountDownLatch(int count) {
        if (count < 0) throw new IllegalArgumentException("count < 0");
        this.sync = new Sync(count);
    }

2  常用方法

方法	说明
await()	使当前线程进入同步队列进行等待，直到latch的值被减到0或者当前线程被中断，当前线程就会被唤醒。
await(long timeout, TimeUnit unit)	带超时时间的await()。
countDown()	使latch的值减1，如果减到了0，则会唤醒所有等待在这个latch上的线程
getCount()	获得latch的数值

3 示例

让5个子线程的任务执行完成之后再执行主线程的任务。

public class CountDownLatchDemo {

    private static final int THRED_NUM = 5;

    public static void main(String[] args) {
        //创建固定线城市数量的线程池
        ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(THRED_NUM);

        //如果有n个线程 就指定CountDownLatch的计数器为n
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(THRED_NUM);

        for (int i = 0; i < THRED_NUM; i++) {
            pool.execute(()->{
                try {
                    System.out.println("子线程:"+Thread.currentThread().getName()+"开始执行");
                    //模拟每个线程处理业务，耗时一秒钟
                    Thread.sleep(1000);
                    System.out.println("子线程:"+Thread.currentThread().getName()+"执行完成");

                    //当前线程调用此方法，则计数减1
                    countDownLatch.countDown();
                } catch (Exception e) {
                    e.printStackTrace();
                }

            });
        }

        //阻塞当前线程，直到计数器的值为0，主线程才开始处理
        try {
            countDownLatch.await();
            System.out.println("等待子线程完成:，主线程"+Thread.currentThread().getName()+"开始执行，此时countDownLatch的计数器为0");
        } catch (Exception e) {
            e.printStackTrace();
        }

        //销毁线程池
        pool.shutdown();
    }

}

运行结果：

 注意：主线程的输出语句是在子线程结束之后再进行输出。

4 解析

CountDownLatch通过内部类Sync来实现同步语义，而Sync又继承了AQS。

    private static final class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
        private static final long serialVersionUID = 4982264981922014374L;

        // 设置同步状态的值
        Sync(int count) {
            setState(count);
        }

        // 获取同步状态的值
        int getCount() {
            return getState();
        }

        // 尝试获取同步状态，只有同步状态的值为0的时候才成功
        protected int tryAcquireShared(int acquires) {
            return (getState() == 0) ? 1 : -1;
        }

        // 尝试释放同步状态，每次释放通过CAS将同步状态的值减1
        protected boolean tryReleaseShared(int releases) {
            // Decrement count; signal when transition to zero
            for (;;) {
                int c = getState();
                // 如果同步状态的值已经是0了，不要再释放同步状态了，也不要减1了
                if (c == 0)
                    return false;
                // 减1
                int nextc = c - 1;
                if (compareAndSetState(c, nextc))
                    return nextc == 0;
            }
        }
    }

4.1 countDown()

countDown()的源码如下：

    public void countDown() {
        sync.releaseShared(1);
    }

调用的是AQS的releaseShared(int arg)方法：

    public final boolean releaseShared(int arg) {
        // 尝试释放同步状态
        if (tryReleaseShared(arg)) {
            // 如果成功，进入自旋，尝试唤醒同步队列中头结点的后继节点
            doReleaseShared();
            return true;
        }
        return false;
    }

通过tryReleaseShared(arg)尝试释放同步状态，具体的实现被Sync重写了，源码：

    protected boolean tryReleaseShared(int releases) {
        // Decrement count; signal when transition to zero
        for (;;) {
            int c = getState();
            if (c == 0)
                return false;
            // 同步状态值减1
            int nextc = c - 1;
            if (compareAndSetState(c, nextc))
                return nextc == 0;
        }
    }

如果同步状态值减到0，则释放成功，进入自旋，尝试唤醒同步队列中头结点的后继节点，调用的是AQS的doReleaseShared()函数：

    private void doReleaseShared() {
        for (;;) {
            // 获取头结点
            Node h = head;
            if (h != null && h != tail) {
                // 获取头结点的状态
                int ws = h.waitStatus;
                // 如果是SIGNAL，尝试唤醒后继节点
                if (ws == Node.SIGNAL) {
                    if (!h.compareAndSetWaitStatus(Node.SIGNAL, 0))
                        continue;            // loop to recheck cases
                    // 唤醒头结点的后继节点
                    unparkSuccessor(h);
                }
                else if (ws == 0 &&
                         !h.compareAndSetWaitStatus(0, Node.PROPAGATE))
                    continue;                // loop on failed CAS
            }
            if (h == head)                   // loop if head changed
                break;
        }
    }

这里调用了unparkSuccessor(h)去唤醒头结点的后继节点。

4.2 await() 源码

await()源码如下：

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

调用的是AQS的acquireSharedInterruptibly(int arg)方法：

    public final void acquireSharedInterruptibly(int arg)
            throws InterruptedException {
        // 如果被中断，抛出异常
        if (Thread.interrupted())
            throw new InterruptedException();
        // 尝试获取同步状态
        if (tryAcquireShared(arg) < 0)
            // 获取同步状态失败，自旋
            doAcquireSharedInterruptibly(arg);
    }

首先，通过tryAcquireShared(arg)尝试获取同步状态，具体的实现被Sync重写了，查看源码：

    protected int tryAcquireShared(int acquires) {
        return (getState() == 0) ? 1 : -1;
    }

如果同步状态的值为0，获取成功。这就是CountDownLatch的机制，尝试获取latch的线程只有当latch的值减到0的时候，才能获取成功。

如果获取失败，则会调用AQS的doAcquireSharedInterruptibly(int arg)函数自旋，尝试挂起当前线程：
 

    private void doAcquireSharedInterruptibly(int arg)
        throws InterruptedException {
        // 将当前线程加入同步队列的尾部
        final Node node = addWaiter(Node.SHARED);
        try {
            // 自旋
            for (;;) {
                // 获取当前节点的前驱节点
                final Node p = node.predecessor();
                // 如果前驱节点是头结点，则尝试获取同步状态
                if (p == head) {
                    // 当前节点尝试获取同步状态
                    int r = tryAcquireShared(arg);
                    if (r >= 0) {
                        // 如果获取成功，则设置当前节点为头结点
                        setHeadAndPropagate(node, r);
                        p.next = null; // help GC
                        return;
                    }
                }
                // 如果当前节点的前驱不是头结点，尝试挂起当前线程
                if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
                    parkAndCheckInterrupt())
                    throw new InterruptedException();
            }
        } catch (Throwable t) {
            cancelAcquire(node);
            throw t;
        }
    }

这里，调用shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) && parkAndCheckInterrupt() 挂起当前线程。

 参考文章：CountDownLatch详解_西瓜游侠的博客-CSDN博客_countdownlatch