在Java并发编程中，同步工具类扮演了至关重要的角色，它们提供了灵活而强大的线程控制机制。CountDownLatch是Java并发包（java.util.concurrent）中的一个重要同步工具类，它允许一个或多个线程等待直到在其他线程中进行的一组操作完成。
CountDownLatch通过一个计数器来协调多个线程之间的同步。这个计数器初始化为一个给定的数值，表示需要等待完成的操作数量。每当一个操作完成时，CountDownLatch会将计数器减1。当计数器值到达0时，等待的线程被允许继续执行。
CountDownLatch的核心方法包括：
await()：使当前线程等待，直到计数器到达零。countDown()：将计数器减1。如果调用此方法后计数器到达零，则所有等待的线程被释放。CountDownLatch常用于需要在多个线程完成一系列准备工作后才进行下一步操作的场景。例如，在启动一个Web服务器之前，可能需要先启动多个服务组件，如数据库连接池、消息队列服务等。在这种情况下，可以使用CountDownLatch来确保所有服务组件都启动完成后再继续。
下面是一个简单的示例，展示了如何使用CountDownLatch：
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
public class CountDownLatchExample {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
int numThreads = 3;
CountDownLatch latch = new CountDownLatch(numThreads);
for (int i = 0; i < numThreads; i++) {
new Thread(new Task(latch)).start();
}
System.out.println("等待所有线程完成...");
latch.await();
System.out.println("所有线程已完成！");
}
static class Task implements Runnable {
private CountDownLatch latch;
public Task(CountDownLatch latch) {
this.latch = latch;
}
@Override
public void run() {
try {
// 模拟一些工作
Thread.sleep((int) (Math.random() * 10000));
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 完成工作");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
latch.countDown();
}
}
}
}
CountDownLatch的内部实现依赖于AbstractQueuedSynchronizer（AQS），这是Java并发包中实现锁和同步器的基础框架。AQS使用一个整数字段来表示同步状态，对于CountDownLatch，这个字段被用作计数器。
当调用countDown()方法时，AQS的状态（即计数器）会被原子性地减1。如果减1后的值为0，则会唤醒所有等待在await()方法上的线程。在await()方法中，线程会被放入一个同步队列中，直到计数器为0时被唤醒。
CountDownLatch是一个功能强大的同步工具类，它通过计数器机制实现了多个线程之间的协调同步。理解其内部机制和工作原理，对于编写高效、可维护的并发程序至关重要。通过本文的介绍，希望能帮助开发者更好地掌握这一并发工具类，并在实际开发中灵活应用。