CountDownLatch

开篇

CountDownLatch是一个同步工具类，用来协调多个线程之间的同步，或者说起到线程之间的通信（而不是用作互斥的作用）。

CountDownLatch能够使一个线程在等待另外一些线程完成各自工作之后，再继续执行。使用一个计数器进行实现。计数器初始值为线程的数量。当每一个线程完成自己任务后，计数器的值就会减一。当计数器的值为0时，表示所有的线程都已经完成了任务，然后在CountDownLatch上等待的线程就可以恢复执行任务。

CountDownLatch是一次性的，计数器的值只能在构造方法中初始化一次，之后没有任何机制再次对其设置值，当CountDownLatch使用完毕后，它不能再次被使用。

CountDownLatch的用法

CountDownLatch典型用法1：某一线程在开始运行前等待n个线程执行完毕。将CountDownLatch的计数器初始化为n new CountDownLatch(n) ，每当一个任务线程执行完毕，就将计数器减1 countdownlatch.countDown()，当计数器的值变为0时，在CountDownLatch上 await() 的线程就会被唤醒。一个典型应用场景就是启动一个服务时，主线程需要等待多个组件加载完毕，之后再继续执行。

CountDownLatch典型用法2：实现多个线程开始执行任务的最大并行性。注意是并行性，不是并发，强调的是多个线程在某一时刻同时开始执行。类似于赛跑，将多个线程放到起点，等待发令枪响，然后同时开跑。做法是初始化一个共享的CountDownLatch(1)，将其计数器初始化为1，多个线程在开始执行任务前首先 coundownlatch.await()，当主线程调用 countDown() 时，计数器变为0，多个线程同时被唤醒。

java共享锁模型

在java5提供的并发包下，有一个AbstractQueuedSynchronizer抽象类，也叫AQS，此类根据大部分并发共性作了一些抽象，

便于开发者实现如排他锁，共享锁，条件等待等更高级的业务功能。它通过使用CAS和队列模型，出色的完成了抽象任务。

AQS比较抽象，并且是优化精简的代码，如果一头扎进去，可能会比较容易迷失。本篇只解说CountDownLatch中使用到的共享锁模型。

我们以CountDownLatch第二个例子作为案例来分析一下，一开始，我们创建了一个CountDownLatch实例，

此时，AQS中，状态值state=2，对于 CountDownLatch 来说，state=2表示所有调用await方法的线程都应该阻塞，等到同一个latch被调用两次countDown后才能唤醒沉睡的线程。接着线程3和线程4执行了 await方法，这会的状态图如下:

注意，上面的通知状态是节点的属性，表示该节点出队后，必须唤醒其后续的节点线程。当线程1和线程2分别执行完latch.countDown方法后，会把state值置为0，此时，通过CAS成功置为0的那个线程将会同时承担起唤醒队列中第一个节点线程的任务，从上图可以看出，第一个节点即为线程3，当线程3恢复执行之后，其发现状态值为通知状态，所以会唤醒后续节点，即线程4节点，然后线程3继续做自己的事情，到这里，线程3和线程4都已经被唤醒，CountDownLatch功成身退。

上面的流程，如果落实到代码，把 state置为0的那个线程，会判断head指向节点的状态，如果为通知状态，则唤醒后续节点，即线程3节点，然后head指向线程3节点，head指向的旧节点会被删除掉。当线程3恢复执行后，发现自身为通知状态，又会把head指向线程4节点，然后删除自身节点，并唤醒线程4。

总结

CountDownLatch的工作原理，总结起来就两点（基于AQS实现）：

初始化锁状态的值为需要等待的线程数。

判断锁状态是否已经释放，如果锁未释放所有等待锁的线程就会进入等待的CLH队列。

如果锁状态已经释放，那么就会通过传播性唤醒所有的等待线程。