多线程并发之CountDownLatch阻塞等待

1. 简介

CountDownLatch中count down是倒数的意思，latch则是门闩、锁住的含义。整体含义可以理解为倒数的门栓。CountDownLatch的作用也是如此，在构造CountDownLatch的时候需要传入一个整数n(必须>0)，在这个整数“倒数”到0之前，主线程需要等待在门口，而这个“倒数”过程则是由各个执行线程驱动的，每个线程执行完一个任务“倒数”一次。总结来说，CountDownLatch的作用就是等待其他的线程都执行完任务，必要时可以对各个任务的执行结果进行汇总，然后主线程才继续往下执行。

CountDownLatch主要有两个方法：countDown()和await()。countDown()方法用于使计数器减一，其一般是执行任务的线程调用，await()方法则使调用该方法的线程处于等待状态，其一般是主线程调用。这里需要注意的是，countDown()方法并没有规定一个线程只能调用一次，当同一个线程调用多次countDown()方法时，每次都会使计数器减一；另外，await()方法也并没有规定只能有一个线程执行该方法，如果多个线程同时执行await()方法，那么这几个线程都将处于等待状态，并且以共享模式享有同一个锁。

2. 方法API

方法：

方法	说明
await()	使当前线程进入同步队列进行等待，直到latch的值被减到0或者当前线程被中断，当前线程就会被唤醒。
await(long timeout, TimeUnit unit)	等待timeout时间后，count的值还不是0，不再等待，那么将继续执行
countDown()	使latch的值减1，如果减到了0，则会唤醒所有等待在这个latch上的线程。
getCount()	获得latch的数值。

3. 使用

3.1 await()

示例：

 CountDownLatch count = new CountDownLatch(3);
        new Thread(()->{
            //处理业务1
            try { TimeUnit.SECONDS.sleep(2); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } finally {
                count.countDown();//确保每个任务执行完递减
            }
        }, "t1").start();
        new Thread(()->{
            //处理业务2
            try { TimeUnit.SECONDS.sleep(3); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } finally {
                count.countDown();//确保每个任务执行完递减
            }
        }, "t2").start();
        new Thread(()->{
            //处理业务3
            try { TimeUnit.SECONDS.sleep(3); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } finally {
                count.countDown(); //确保每个任务执行完递减
            }
        }, "t3").start();

        long startTime = System.currentTimeMillis();
        count.await(); // 等待任务执行
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("任务执行完成，耗时：" + (endTime - startTime) + "毫秒");

结果：

3.2 boolean await(long timeout, TimeUnit unit)

boolean await(long timeout, TimeUnit unit)示例：

  CountDownLatch count = new CountDownLatch(3);
        new Thread(()->{
            //处理业务1
            try { TimeUnit.SECONDS.sleep(1);
                System.out.println("task1 over");} catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } finally {
                count.countDown();//确保每个任务执行完递减
            }
        }, "t1").start();
        new Thread(()->{
            //处理业务2
            try { TimeUnit.SECONDS.sleep(2);
                System.out.println("task2 over");} catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } finally {
                count.countDown();//确保每个任务执行完递减
            }
        }, "t2").start();
        new Thread(()->{
            //处理业务3
            try { TimeUnit.SECONDS.sleep(3);
                System.out.println("task3 over");} catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } finally {
                count.countDown(); //确保每个任务执行完递减
            }
        }, "t3").start();

        long startTime = System.currentTimeMillis();
        boolean await = count.await(2, TimeUnit.SECONDS);// 指定等待时间，如果当前有任务未执行完成则返回false
        System.out.println("所有任务是否执行完成：" + (await ? "是" : "否"));
        System.out.println("计数器值为：" + count.getCount());
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("任务执行完成，耗时：" + (endTime - startTime) + "毫秒");

分析：

开启三个线程去执行任务，任务1、任务2、任务3耗时依次为1s、2s、3s
计数器await等待2s，如果2s后计数器值不为0（即三个任务中有任务未执行完成），那么就返回false。可以用在一些比较耗时长的任务上，例如调用第三方接口、业务线比较长，当超过指定时间后就当作失败处理，避免服务一直处于等待阻塞状态。

结果：

4. CountDownLatch和Thread.join()方法的区别

• 1、CountDownLatch的作用就是允许一个或多个线程等待其他线程完成操作，看起来有点类似join() 方法，但其提供了比join()更加灵活的API。

• 2、CountDownLatch可以手动控制在n个线程里调用n次countDown()方法使计数器进行减一操作，也可以在一个线程里调用n次执行减一操作。 而 join() 的实现原理是不停检查join线程是否存活，如果join 线程存活则让当前线程永远等待。所以两者之间相对来说还是CountDownLatch使用起来较为灵活。

5. CountDownLatch的不足

CountDownLatch是一次性的，计算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。

6. 扩展

如果采用多线程异步任务Future，通过CompletableFuture.allOf也可以实现同样的效果，阻塞等待任务执行结果，参考文章多线程Future，CompletableFuture