Java多线程同步工具箱之CountDownLatch篇
前言
Java的多线程协调工具CountDownLatch，Semaphore，CyclicBarrier，ReadWriteLock都是在多线程代码中使用比较多的工具类之一。掌握及理解这几个类的实现，对解决和理解多线程中复杂的业务状况有很重要的作用。毫不夸张的说，这几个类，是等同于解决多线程问的java.util包，实在有必要添加到程序员的工具箱里面。
此次文章，将分几篇总结及解读一下这些工具类的具体用法和范例，最后，希望可以再深入一点去理解这几个多线程工具的实现。
1. CountDownLatch（倒数锁）
CountDownLatch是一个常用的多线程协调工具：主要为协调一个或多个线程完成后，主线程进行某个操作的功能。
Latch原指门闩，CountDownLatch译为倒数锁倒是不太过分。可以理解为：使用主线程初始化一个有N个子锁的锁，任务开始的时，分配给N个线程每个线程持有一把钥匙，每个线程到某个状态后（一般为完成），可以使用线程持有的钥匙打开主线程持有的锁，直至所有N个锁都被打开，主线程才可以继续其他任务。
1.1 API
从API上看我们可以关注下面几个CountDownLatch提供了几个接口：
- 构造方法CountDownLatch(int)
构造方法十分简单，注入一个int，初始化倒数锁的大小。
- await()
等待所有锁被解开，该函数还有一个带等待时长及等待时间单位的重写await(long time, TimeUnit unit)，用于避免过度的等待造成的死锁。
- countDown()
解锁方法，解开一个锁，知道持有的锁数量为0，则接触await的状态。
- getCount()
获取当前的剩余的锁的数量。
1.2 范例
在范例中，我们简单的使用一个主线程，发起若干个子线程，让子线程进行休眠的例子作为测试倒数，让各个子线程导数完通知解锁，主线程会被在所有子线程完成解锁后通知所有任务完成。
1.2.1 使用倒数锁前
App.java
import java.util.concurrent.CountDownLatch;import java.util.logging.Logger;public class App { static Logger log = Logger.getAnonymousLogger(); public static void main(String[] args) { for (int index = 0; index < 10; index++) { new Thread(new SubThread(index, index)).start(); } // 所有的线程都完成了 log.info("all thread finished"); }} SubThread.java
import java.util.concurrent.CountDownLatch;import java.util.logging.Logger;public class SubThread implements Runnable { private int id; private int waitSecond; static Logger log = Logger.getAnonymousLogger(); public SubThread(int id, int waitSecond) { this.id = id; // 秒数*1000毫秒 = 实际等待毫秒数 this.waitSecond = waitSecond * 1000; } public void run() { try { log.info("Thread " + id + " started."); // 让Thread再飞一会儿 Thread.sleep(waitSecond); log.info("Thread " + id + " end."); // 通知完成 } catch (InterruptedException e) { log.config("error"); } }} 运行结果
可以从结果中看到，所有的线程启动后，主线程就会立刻退出，子线程会在完成各自的任务后再退出。
Aug 09, 2018 6:43:22 PM online.tangbk.demo.thead.SubThread runINFO: Thread 3 started.......Aug 09, 2018 6:43:22 PM online.tangbk.demo.thead.App mainINFO: all thread finishedAug 09, 2018 6:43:22 PM online.tangbk.demo.thead.SubThread runINFO: Thread 8 started.......Aug 09, 2018 6:43:31 PM online.tangbk.demo.thead.SubThread runINFO: Thread 9 end.
1.2.2 使用倒数锁后
App.java
import java.util.concurrent.CountDownLatch;import java.util.logging.Logger;public class App { static Logger log = Logger.getAnonymousLogger(); public static void main(String[] args) { // 初始化10个线程的锁 CountDownLatch cdl = new CountDownLatch(10); for (int index = 0; index < 10; index++) { // 将锁传给子线程 new Thread(new SubThread(index, index, cdl)).start(); } try { // 等待所有的锁被（倒数）释放 cdl.await(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } // 所有的线程都完成了 log.info("all thread finished"); }} SubThread.java
import java.util.concurrent.CountDownLatch;import java.util.logging.Logger;public class SubThread implements Runnable { private int id; private int waitSecond; private CountDownLatch cdl; static Logger log = Logger.getAnonymousLogger(); public SubThread(int id, int waitSecond, CountDownLatch cdl) { this.id = id; // 秒数*1000毫秒 = 实际等待毫秒数 this.waitSecond = waitSecond * 1000; this.cdl = cdl; } public void run() { try { log.info("Thread " + id + " started."); // 让Thread再飞一会儿 Thread.sleep(waitSecond); cdl.countDown(); log.info("Thread " + id + " end."); // 通知完成 } catch (InterruptedException e) { log.config("error"); } }} 运行结果
可以从结果中看到，所有的线程启动后，都会等到所有线程完成等待后才结束。
Aug 09, 2018 6:29:20 PM online.tangbk.demo.thead.SubThread runINFO: Thread 2 started.Aug 09, 2018 6:29:20 PM online.tangbk.demo.thead.SubThread runINFO: Thread 3 started.Aug 09, 2018 6:29:20 PM online.tangbk.demo.thead.SubThread runINFO: Thread 1 started.Aug 09, 2018 6:29:20 PM online.tangbk.demo.thead.SubThread runINFO: Thread 0 started.......Aug 09, 2018 6:29:28 PM online.tangbk.demo.thead.SubThread runINFO: Thread 8 end.Aug 09, 2018 6:29:29 PM online.tangbk.demo.thead.SubThread runINFO: Thread 9 end.Aug 09, 2018 6:29:29 PM online.tangbk.demo.thead.App mainINFO: all thread finished
1.3 CountDownLatch小结
CountDownLatch（倒数锁）适用于需要等待子线程完成后，统一进行操作的一些操作。更可以结合FutureTask的相关接口，取回子线程的结果，对结果统一搜集处理。