Java 并发编程系列之闭锁（CountDownLatch）

在讲闭锁之前，我们先来思考一个问题：在多线程环境下，主线程打印一句话，如何保证这句话最后（其他线程全部执行完毕）打印？

博主目前可以想到的实现方式有两种。一种是通过 join() 方法实现，另一种就是用闭锁。如果大家有好的解决办法，可以在下面留言，下面进入正题。

一、什么是闭锁

闭锁（CountDownLatch）是 java.util.concurrent 包下的一种同步工具类。闭锁可以用来确保某些活动直到其他活动都完成后才执行。

闭锁相当于一扇门：在闭锁到达结束状态之前，这扇门一直是关闭的，并且没有任何线程能通过，当达到结束状态时，这扇门会打开，并允许所有的线程通过。

下面是 CountDownLatch 中的方法：

CountDownLatch 中有一个计数器字段，在对象创建时初始化，表示需要等待的事件数量。countDown() 方法递减计数器，表示有一个事件已经发生了，await() 方法等待计数器为 0 时，表示所有的需要等待的时间都已经发生。如果计数器的值非 0 会一直阻塞直到计数器为 0。

下面使用闭锁来实现文章开头的问题：

public class CountDownLatchTest {
    /**
     * 初始化需要等待的 3 个事件
     */
    private static CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3);

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        /**
         * 创建 3 个线程去执行事件
         */
        new Thread(() -> {
            System.out.println("*****_*****");
            latch.countDown();
        }).start();

        new Thread(() -> {
            System.out.println("*****_*****");
            latch.countDown();
        }).start();

        new Thread(() -> {
            System.out.println("*****_*****");
            latch.countDown();
        }).start();
        
        // 在计数器为 0 之前会一直阻塞
        latch.await();

        System.out.println("~~~~~_~~~~~");
    }
}

执行结果：

二、闭锁的用途

我们已经知道了闭锁的使用方法，但是闭锁都是有哪些应用场景呢？

• 确保某个计算在其需要的所有资源都被初始化之后才执行
• 确保某个服务在其依赖的所有其他服务都已经启动之后才启动
• 等待直到每个操作的所有参与者都就绪再执行（比如打麻将时需要等待四个玩家就绪）

CountDownLatch 底层是基于 AQS（AbstractQueuedSynchronizer）实现的，关于 AQS 的知识会在后续的博文中进行分析，大家有兴趣的可以持续关注。

PS：在一开始提到了使用 join() 方法解决打印问题，下面把代码贴出来供大家参考。

public class ThreadJoinTest {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        
        Thread thread1 = new Thread(() -> System.out.println("*****_*****"));
        Thread thread2 = new Thread(() -> System.out.println("*****_*****"));
        Thread thread3 = new Thread(() -> System.out.println("*****_*****"));
        
        thread1.start();
        thread2.start();
        thread3.start();
        
        /**
         * 作用：在 A 线程中调用了 B 线程的 join() 方法时，
         * 表示只有当 B 线程执行完毕时，A 线程才能继续执行
         * 原理：调用了当前线程的 wait() 方法
         */
        
        thread1.join();
        thread2.join();
        thread3.join();

        System.out.println("~~~~~_~~~~~");
    }
}

参考资料

《Java 并发编程实战》