1、CountDownLatch介绍

      CountDownLatch 又称为“倒计数门阀”，但大多数称之为“计数器”，是juc包下的一个工具类；

      CountDownLatch 核心功能是：用于一个活多个线程等待其他线程执行完成的一组操作。

      CountDownLatch 中有个全局的计数器count，当前主线程会执行 CountDownLatch 的await

      方法进入阻塞状态，每当有一个子线程完成任务时，计数器就会减1，当count变为0时表示

      所有的子线程都已经执行完成，此时可以唤醒当前阻塞的主线程执行后续操作。

      CountDownLatch 是基于AQS的共享锁来完成线程的阻塞和唤醒，线程的阻塞也是阻塞在AQS

      的双向链表上的；采用AQS的全局变量state 来记录初始化计数器的数值。

2、核心属性&常用构造方法

      CountDownLatch 的核心属性只有一个，即 sync，Sync 是 CountDownLatch的内部类，

      其继承AQS，由构造方法可以知道CountDownLatch的基本操作底层实现都是基于AQS的

    //同步器private final Sync sync;public CountDownLatch(int count) {//todo 注意：//   count 可以等于0，但等于0没有意义，若count==0，则await() 方法是不会挂起的if (count < 0) throw new IllegalArgumentException("count < 0");/*** 从这里可以看出，count初始化和核心操作均由同步器Sync完成*/this.sync = new Sync(count);}

      

3、使用场景

     有以下场景：

              如果有三个业务需要并行处理，而且需要知道3个业务全部处理完成了。

              对于这个场景，则可以通过  CountDownLatch 来实现。 

              给 CountDownLatch  设置一个数值3，然后创建3个线程来分别处理这3个任务；

              每个线程执行完成后，调用CountDownLatch的 countDown 方法让计数器减1，

              （计数器的值是3）；主线程则可以在业务处理时调用 CountDownLatch 的await 方法

              ，让主线程进入挂起阻塞，直到 CountDownLatch 的计数器值编为0后，主线程才会被

             唤醒执行后续操作。如下图所示：

             

      

4、使用示例

      针对上边的场景，写个demo，展示 CountDownLatch 的基本用法

      示例代码如下：

public class CountDownLatchExample1 {public static void main(String[] args) throws InterruptedException {//先获取商品编号列表int[] products = getProductsByCategoryID();//使用Stream 流，将商品编号列表中的每个商品转换为 ProductPriceList<ProductPrice> list = Arrays.stream(products).mapToObj(ProductPrice::new).collect(Collectors.toList());//定义CountDownlatch，计数器的数量等于子任务个数CountDownLatch latch = new CountDownLatch(products.length);list.forEach(//为每个商品开启一个计算子任务pp -> new Thread(() -> {System.out.println(pp.getProdID()+" -> start calculate price.");try {//模拟调用其他系统耗时TimeUnit.SECONDS.sleep(current().nextInt(10));if(pp.prodID %2 == 0){pp.setPrice(pp.prodID*0.9D);}else {pp.setPrice(pp.prodID*0.71D);}System.out.println(pp.getProdID()+" -> start calculate completed.");} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}finally {//计数器CountDown，子任务执行完成latch.countDown();}}).start());//主线程阻塞，等待所有子任务结束，如果有一个子任务没有结束会一直等待//可以给阻塞加上超时时间latch.await();System.out.println("All of prices calculate finished");list.forEach(System.out::println);}//获取商品编号列表private static int[] getProductsByCategoryID(){//商品列表编号为从1，10的数字return IntStream.rangeClosed(1,10).toArray();}//定义商品类，有2个成员变量：商品编号和商品价格private static class ProductPrice{private final int prodID;//商品编号private double price;//商品价格public ProductPrice(int prodID){this(prodID,-1);}public ProductPrice(int prodID,double price){this.prodID = prodID;this.price = price;}public int getProdID(){return this.prodID;}public void setPrice(double price){this.price = price;}@Overridepublic String toString() {return "ProductPrice{" +"prodID=" + prodID +", price=" + price +'}';}}
}

5、常用方法解析

      CountDownLatch 中最常用的方法就3个，即 await、带超时时间的await、countDown 这三个

      方法，带超时时间的await方法与普通的await方法功能差不多，主要区别是带超时时间的await

      的方法被唤醒由2中方式，即：

              1）CountDownLatch计数器的值为0；

              2）等待时间超过了超时时间

      带超时时间的await方法实现流程就不看了，只看下普通的await方法。

5.1、await() 方法

        await 方法功能是判断当前 CountDownLatch 的计数器值是否为0，若为0，则直接唤醒阻塞

        的线程执行后续任务，若不为0，则将当前调用await()方法的线程以共享锁的方式放入AQS

        的双向链表进行阻塞，一直阻塞到 CountDownLatch 的计数器值是否为0 时被唤醒。

        await()方法代码如下：

              

        在await 方法内部，把业务委托给CountDownLatch内部类 Sync的方法

        acquireSharedInterruptibly 执行的。其中内部类Sync是 AQS 的一个子类，所以Sync也可以

        看成是一个AQS。

        还有一点要注意，即：acquireSharedInterruptibly传入的参数 “1” 在这里是没有意义的，可以

        不用管。

5.2、acquireSharedInterruptibly(int arg) 方法

         acquireSharedInterruptibly 方法功能是获取可中断的共享锁；在获取锁之前先判断当前线程

         是否已经被其他线程中断，若已经被中断，则抛出中断异常并退出。

         若当前线程没有被中断，则执行 tryAcquireShared() ，若 tryAcquireShared() 方法执行失败

         ，即 tryAcquireShared() 返回值小于0，则将当前线程放入AQS双向链表中阻塞。

                  acquireSharedInterruptibly 方法代码如下：

                     

                       

5.3、tryAcquireShared(int arg) 方法

         tryAcquireShared 方法字面上的含义是 尝试获取共享锁，但 tryAcquireShared 由各个子类

         实现，所以其在每个子类中含义也不一样。

         在 CountDownLatch.Sync 中 tryAcquireShared方法的功能是判断 CountDownLatch 计数器

         数值是否为0，若为0，则返回1，否则返回-1

          tryAcquireShared 代码如下所示：

                

5.4、countDown() 方法

        countDown() 方法没执行一次，CountDownLatch 计数器的值就会减1，直到计数器的值为

        0 为止。

        countDown() 方法中，把业务逻辑委托给内部类Sync方法 releaseShared 执行。

        countDown 方法代码如下：

              

5.5、releaseShared(int arg) 方法

        releaseShared 方法功能是释放共享锁，并唤醒后续阻塞的节点线程；

        releaseShared 方法代码如下：

              

       在 releaseShared 我们只需要关注方法 tryReleaseShared 的实现，其他方法的实现请参考

       前边的“AQS（二）：共享锁的获取和释放”

5.6、tryReleaseShared(int arg)

         tryReleaseShared 方法的字面量含义是 尝试释放共享锁，但 tryReleaseShared 是一个默认

         方法，其由AQS各个子类实现，其在 CountDownLatch.Sync 中的实现功能是 将计数器的值

         减1，若计数器的值减1后为0，则返回true。

         tryReleaseShared 方法代码如下：

              

protected boolean tryReleaseShared(int releases) {// Decrement count; signal when transition to zero  递减计数;信号时过渡到零for (;;) {//获取当前的state值，代表完成整个操作数int c = getState();//c等于0，直接返回false//若c已经为0，表示计数器已经完成，当前线程是无效的if (c == 0)return false;//计算更新值，在 CountDownLatch 中表示计数器减1，有个现成执行完成int nextc = c-1;if (compareAndSetState(c, nextc))//CAS原子的修改state的值//CAS修改成功后，判断当前线程是否是最后一个完成的线程，即nextc是否等于0//若 nextc == 0 此时可能会有线程在await方法处挂起，则需要在countDown 处唤醒return nextc == 0;}}