【JUC】CountDownLatch

因為在調用端的異步中，需要調用其他多個服務獲取數據再匯總結果返回，所以用到了CountDownLatch

CountDownLatch的概念

CountDownLatch是一個同步工具類，用來協調多個線程之間的同步，或者說起到線程之間的通信（而不是用作互斥的作用）。

CountDownLatch能夠使一個線程在等待另外一些線程完成各自工作之后，再繼續執行。使用一個計數器進行實現。計數器初始值為線程的數量。當每一個線程完成自己任務后，計數器的值就會減一。當計數器的值為0時，表示所有的線程都已經完成了任務，然后在CountDownLatch上等待的線程就可以恢復執行任務。

CountDownLatch的用法

CountDownLatch典型用法1：某一線程在開始運行前等待n個線程執行完畢。將CountDownLatch的計數器初始化為n new CountDownLatch(n) ，每當一個任務線程執行完畢，就將計數器減1 countdownlatch.countDown()，當計數器的值變為0時，在CountDownLatch上 await() 的線程就會被喚醒。一個典型應用場景就是啟動一個服務時，主線程需要等待多個組件加載完畢，之后再繼續執行。

CountDownLatch典型用法2：實現多個線程開始執行任務的最大并行性。注意是并行性，不是并發，強調的是多個線程在某一時刻同時開始執行。類似于賽跑，將多個線程放到起點，等待發令槍響，然后同時開跑。做法是初始化一個共享的CountDownLatch(1)，將其計數器初始化為1，多個線程在開始執行任務前首先 coundownlatch.await()，當主線程調用 countDown() 時，計數器變為0，多個線程同時被喚醒。

CountDownLatch的不足

CountDownLatch是一次性的，計數器的值只能在構造方法中初始化一次，之后沒有任何機制再次對其設置值，當CountDownLatch使用完畢后，它不能再次被使用。

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CountDownLatch使用案例

需求：解析一個文件下多個txt文件數據，可以考慮使用多線程并行解析以提高解析效率。每一個線程解析一個文件里的數據，等到所有數據解析完畢之后再進行其他操作。

設計分析：在這個需求中，需要實現主線程等待所有線程完成文件解析操作，CountDownLatch正好可以做到。

CountDownLatch源碼分析

CountDownLatch是自定義AQS同步組件，是AQS的一個非常簡單的實現，接下來就以自定義同步器Sync、countDown方法和await方法為切入點，分析CountDownLatch的具體實現。

• 自定義同步器Sync實現[s??k]

  

  自定義同步器實現
  
  

  同步器Sync實現了共享式獲取同步狀態的acquire和release，前文中已經詳細介紹過AQS相關內容，在這里我就不再做詳細介紹分析了。

• 構造方法

  
  
  

  構造方法
  
  

  從構造方法的具體實現可以看出，通過構造方法傳入的int型參數count其實就是同步器的狀態State。

• countDown實現

  

  countDown實現

  整個countDown只做了一件事情，釋放同步狀態，同步狀態在這里的實際意義也就是需要等待的完成的點的數量，只要每完成一個點，就調用countDown方法釋放同步狀態。

• await實現
  CountDownLatch提供帶超時時間的await和不帶超時時間的await：

  

  await實現

  await的實質是在獲取同步狀態，同步狀態state == 0成立，當前等待完成的點均已完成，主線程繼續往下執行，否則，主線程進入等待隊列自旋等待直到同步狀態釋放后state == 0。有些時候主線程是不能一直自旋等待，這個時候帶超時時間的await就派上用場了，設置超時時間，如果在指定時間內N個點都未完成，返回false，主線程不再等待，繼續往下執行。

參考AQS結構圖方便理解：

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總結：CountDownLatch實質上就是一個AQS計數器，通過AQS來實現線程的等待與喚醒。

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