一. 简介

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。

二. 使用

构造器

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

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() {sync.releaseShared(1);}

三. 应用场景

CountDownLatch一般用作多线程倒计时计数器，强制它们等待其他一组（CountDownLatch的初始化决定）任务执行完成。
CountDownLatch的两种使用场景：

• 让多个线程等待
• 让单个线程等待。

场景1 让多个线程等待：模拟并发，让并发线程一起执行

 public static void main(String[] args) throws InterruptedException {CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(1);for (int i = 0; i < 5; i++) {new Thread(() -> {try {//等待countDownLatch.await();String parter = "【" + Thread.currentThread().getName() + "】";System.out.println(parter + "开始执行……");} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}).start();}Thread.sleep(2000);countDownLatch.countDown();}

for循环中等待阻塞，直到执行countdown方法。

场景2 让单个线程等待：多个线程(任务)完成后，进行汇总合并。

很多时候，我们的并发任务，存在前后依赖关系；比如数据详情页需要同时调用多个接口获取数据，并发请求获取到数据后、需要进行结果合并；或者多个数据操作完成后，需要数据check；这其实都是：在多个线程(任务)完成后，进行汇总合并的场景。

   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");}

四. 底层原理

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。

构造方法

 public CountDownLatch(int count) {if (count < 0) throw new IllegalArgumentException("count < 0");this.sync = new Sync(count);}Sync(int count) {setState(count);}protected final void setState(int newState) {state = newState;}

阻塞

public void await() throws InterruptedException {sync.acquireSharedInterruptibly(1);}public final void acquireSharedInterruptibly(int arg)throws InterruptedException {if (Thread.interrupted())throw new InterruptedException();//arg为1，不为0 ，返回-1，这里小于0if (tryAcquireShared(arg) < 0)//入队阻塞doAcquireSharedInterruptibly(arg);}protected int tryAcquireShared(int acquires) {return (getState() == 0) ? 1 : -1;}

入队阻塞

private void doAcquireSharedInterruptibly(int arg)throws InterruptedException {//入队，创建节点 使用共享模式final Node node = addWaiter(Node.SHARED);boolean failed = true;try {for (;;) {//获取当前节点的前躯节点final Node p = node.predecessor();//如果节点为head节点if (p == head) {//阻塞动作比较重，通常会再尝试获取资源，没有获取到返回负数int r = tryAcquireShared(arg);if (r >= 0) {setHeadAndPropagate(node, r);p.next = null; // help GCfailed = false;return;}}//判断是否可以阻塞if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&parkAndCheckInterrupt())throw new InterruptedException();}} finally {if (failed)cancelAcquire(node);}}

countDown方法减一

  public void countDown() {sync.releaseShared(1);}public final boolean releaseShared(int arg) {if (tryReleaseShared(arg)) {doReleaseShared();return true;}return false;}
//尝试释放共享锁
protected boolean tryReleaseShared(int releases) {// Decrement count; signal when transition to zerofor (;;) {int c = getState();if (c == 0)return false;int nextc = c-1;if (compareAndSetState(c, nextc))//减到0的时候返回true，进行唤醒return nextc == 0;}}

唤醒逻辑

 private void doReleaseShared() {for (;;) {Node h = head;if (h != null && h != tail) {int ws = h.waitStatus;if (ws == Node.SIGNAL) {//wa为-1时，将其状态设置为0，并且唤醒if (!compareAndSetWaitStatus(h, Node.SIGNAL, 0))continue;          unparkSuccessor(h);}else if (ws == 0 &&!compareAndSetWaitStatus(h, 0, Node.PROPAGATE))continue;                // loop on failed CAS}if (h == head)                   // loop if head changedbreak;}}private void unparkSuccessor(Node node) {int ws = node.waitStatus;if (ws < 0)//ws状态小于0就将其设置为0compareAndSetWaitStatus(node, ws, 0);Node s = node.next;if (s == null || s.waitStatus > 0) {s = null;for (Node t = tail; t != null && t != node; t = t.prev)if (t.waitStatus <= 0)s = t;}if (s != null)//s不为空就调用unparkLockSupport.unpark(s.thread);}

五. 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。