概述
CountDownLatch意为倒计数，它是基于AQS实现的一种共享锁机制的并发工具类，用来控制一个或多个线程需要等待其它多个线程执行完成后再执行。例如a线程正在执行一个需要两个参数的任务，而获取这两个参数是两个很耗时的操作，利用多线程机制可以开启两个线程去获取参数最终将结果汇总给a线程，利用Thread的join方法可以实现这个功能，同样CountDownLatch也能实现这个功能，相比于join方法它对线程能够更为细致的控制以及更加直观的操作。
例子
在分析CountDownLatch原理前，我们先来看一下它是如何使用的，下面是类似CountDownLatch类注释上的一个例子
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| package com.example.demo;
import java.time.LocalTime;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
public class DemoApplication {
private static CountDownLatch startSignal = new CountDownLatch(1);
private static CountDownLatch doneSignal = new CountDownLatch(2);
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
System.out.println("main线程开始运行：" + LocalTime.now());
new Thread(new Worker(), "Worker1").start();
new Thread(new Worker(), "Worker2").start();
Thread.sleep(2000);
startSignal.countDown();
doneSignal.await();
System.out.println("main线程运行结束：" + LocalTime.now());
}
static class Worker implements Runnable {
@Override
public void run() {
try {
startSignal.await();
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "开始运行：" + LocalTime.now());
Thread.sleep(2000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "运行结束：" + LocalTime.now());
doneSignal.countDown();
}
}
}
}
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控制台输出
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| main线程开始运行：15:02:52.695
Worker1开始运行：15:02:54.697
Worker2开始运行：15:02:54.697
Worker1运行结束：15:02:56.697
Worker2运行结束：15:02:56.697
main线程运行结束：15:02:56.697
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在上面的例子中，首先定义了两个CountDownLatch，它们的计数值分别为1和2，然后在主线程中开启两个Worker线程，在run方法中调用startSignal的await方法阻塞Worker线程（因为此刻startSignal的计数值为1），然后主线程睡眠2秒后调用startSignal的countDown方法使计数器减一，最终startSignal的计数值为0，唤醒两个Worker开始运行，接着调用doneSignal的方法阻塞主线程（因为此刻doneSignal的计数值为2），在Worker线程运行结束后调用doneSignal的countDown方法使计数器减一，最终doneSignal的计数值为0，然后主线程被唤醒开始运行。从这上面的例子我们大概能够知道CountDownLatch的使用方法了，通过构造函数传入的计数值来阻塞调用await方法的线程直到计数值被其它线程改变为0，调用await方法的线程才能继续执行。下面我们就来分析一下CountDownLatch内部实现的原理。
构造函数
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| public CountDownLatch(int count) {
if (count < 0) throw new IllegalArgumentException("count < 0");
this.sync = new Sync(count);
}
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CountDownLatch只有一个构造函数其中参数count代表在线程可以通过await之前必须调用countDown的次数。然后构造了一个Sync对象。
Sync
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| private static final class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
private static final long serialVersionUID = 4982264981922014374L;
Sync(int count) {
setState(count);
}
int getCount() {
return getState();
}
protected int tryAcquireShared(int acquires) {
return (getState() == 0) ? 1 : -1;
}
protected boolean tryReleaseShared(int releases) {
for (;;) {
int c = getState();
if (c == 0)
return false;
int nextc = c-1;
if (compareAndSetState(c, nextc))
return nextc == 0;
}
}
}
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Sync重写了AQS中的tryAcquireShared和tryReleaseShared方法，以共享模式获取和释放共享资源。
await
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| public void await() throws InterruptedException {
sync.acquireSharedInterruptibly(1);
}
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如果调用该方法的线程中断标记已经被设置，那么会立即抛出InterruptedException，否则导致当前线程等待锁存器倒计数到零。如果当前计数为零，则此方法立即返回。如果当前计数大于零，则当前线程将被禁用以进行线程调度。其实现依赖的是AQS的acquireSharedInterruptibly方法。
countDown
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| public void countDown() {
sync.releaseShared(1);
}
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减少锁存器的计数，如果计数值达到零则唤醒所有等待的线程。如果当前计数值为0，则无任何响应，其实现依赖的是AQS的releaseShared方法。
总结
CountDownLatch是基于AQS以共享模式获取和释放锁的一个同步工具类，使用它可以实现基于开关控制的锁流程，调用await方法的线程将会被阻塞直到其它线程调用countDown方法使计数值为0，调用await方法的线程才会继续执行。