什么是CountDownLatch

CountDownLatch为一个多线程协调辅助工具。一句话描述是当n个线程都进行完工作之后，再通知另一组已阻塞的线程恢复执行。

使用方法

CountDownLatch的构造函数中需要指定参数n。

CountDownLatch latch = new CountDownLatch(n);

需要等待其他线程工作的线程需要调用：

latch.await();

工作线程任务执行完之后调用：

latch.countDown();

一旦countDown方法累计调用满n次，所有阻塞在await方法的线程会恢复执行。

注意：CountDownLatch的计数n是无法重置的。一旦创建完成只能通过countDown方法递减。如果需要重新设置n值，需要创建新的CountDownLatch。

countDown方法的实现

和ReentrantLock一样，CountDownLatch内部也有一个Sync，继承自AQS。

CountDownLatch基于共享锁的方式来实现，这个在后面介绍。

countDown方法调用的是释放共享锁的逻辑。代码如下：

public void countDown() {
    sync.releaseShared(1);
}

await方法

await方法调用的是获取共享锁的逻辑，代码如下：

public void await() throws InterruptedException {
    sync.acquireSharedInterruptibly(1);
}

Sync类

CountDownLatch的重点逻辑位于Sync类中。

和ReentrantLock不同，CountDownLatch的Sync初始化时候的state已经被设置为n。接下来每次调用countDown的时候通过CAS将state减去1。所有调用await的线程会对比state的值，只有state为0的时候，才允许执行，否则一律阻塞。

Sync类的代码和相关解释如下所示：

private static final class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
    private static final long serialVersionUID = 4982264981922014374L;

    // 创建CountDownLatch时候设置初始的state值
    Sync(int count) {
        setState(count);
    }

    int getCount() {
        return getState();
    }

    // await方法调用。await方法获取共享锁
    // 如果state状态为0，说明有state个线程执行了countDown方法，此时唤醒所有的await线程
    protected int tryAcquireShared(int acquires) {
        return (getState() == 0) ? 1 : -1;
    }

    // countDown方法调用，释放共享锁
    protected boolean tryReleaseShared(int releases) {
        // Decrement count; signal when transition to zero
        // 自旋
        for (;;) {
            int c = getState();
            // 如果已经有state个线程执行过countDown，返回false
            if (c == 0)
                return false;
            // state减一
            int nextc = c-1;
            // CAS设置state
            // 只有nextc为0的时候返回true，唤醒await阻塞的线程
            if (compareAndSetState(c, nextc))
                return nextc == 0;
        }
    }
}

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