深入理解Java CountDownLatch类

作为Java开发人员，我们经常会遇到需要协调多个线程执行的情况。在这种情况下，CountDownLatch 类成为了一个强大而实用的工具。本文将深入探讨CountDownLatch 类的核心功能、类继承关系、实现原理，并通过具体的示例来说明其用法，同时提供注意事项，帮助新手Java开发人员更好地理解和使用这一类。

CountDownLatch的核心功能

CountDownLatch 是Java并发包（java.util.concurrent）中的一个类，其核心功能是允许一个或多个线程等待其他线程完成操作。其主要方法是 await() 和 countDown()。当一个线程调用 await() 方法时，它会一直等待，直到 countDown() 方法的计数器归零为止。

类继承关系

CountDownLatch 类并不涉及继承，它是直接实现的。它位于 java.util.concurrent 包中，是该包中的一个重要成员。

实现原理

CountDownLatch 的实现基于AQS（AbstractQueuedSynchronizer）类，内部维护了一个计数器（count），初始值由构造方法指定。await() 方法会使调用线程阻塞，直到计数器变为0；而 countDown() 方法会将计数器减1。当计数器归零时，所有等待的线程都会被释放。

示例说明

1. 多线程任务协同

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

public class TaskCoordinator {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        final CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3);

        Runnable task = () -> {
            System.out.println("Task is running...");
            latch.countDown(); // 减少计数器
        };

        // 创建并启动三个线程执行任务
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            new Thread(task).start();
        }

        latch.await(); // 等待所有任务完成
        System.out.println("All tasks are completed.");
    }
}

2. 主线程等待多个子线程完成

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

public class MainThread {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        final CountDownLatch latch = new CountDownLatch(2);

        // 启动两个子线程
        new Thread(() -> {
            System.out.println("Task 1 is running...");
            latch.countDown(); // 减少计数器
        }).start();

        new Thread(() -> {
            System.out.println("Task 2 is running...");
            latch.countDown(); // 减少计数器
        }).start();

        latch.await(); // 主线程等待两个子线程完成
        System.out.println("All tasks are completed.");
    }
}

注意事项

1. 在使用 CountDownLatch 时，要确保调用 countDown() 方法的次数等于构造方法中指定的初始值，否则会导致 await() 方法永远阻塞。
2. 使用 CountDownLatch 时需要注意避免死锁，确保 countDown() 方法被正确调用，以避免线程一直阻塞。