线程同步工具类——CountDownLatch

本文介绍了一个同步辅助类CountDownLatch的基本概念及其应用场景,并通过一个具体的Java示例程序详细展示了如何使用CountDownLatch来协调线程间的执行顺序。

CountDownLatch

犹如倒计时计数器,调用CountDownLatch对象的countDown方法就将计数器减1,当计数到达0时,则所有等待者或单个等待者开始执行。可以实现一个人(也可以是多个人)等待其他所有人都来通知他,这犹如一个计划需要多个领导都签字后才能继续向下实施。还可以实现一个人通知多个人的效果,类似裁判一声口令,运动员同时开始奔跑等例子。

下面来具体看下api的说明

public class CountDownLatch
extends Object
 

一个同步辅助类,在完成一组正在其他线程中执行的操作之前,它允许一个或多个线程一直等待。

用给定的计数 初始化 CountDownLatch。由于调用了 countDown() 方法,所以在当前计数到达零之前,await 方法会一直受阻塞。之后,会释放所有等待的线程,await 的所有后续调用都将立即返回。这种现象只出现一次——计数无法被重置。如果需要重置计数,请考虑使用CyclicBarrier

CountDownLatch 是一个通用同步工具,它有很多用途。将计数 1 初始化的 CountDownLatch 用作一个简单的开/关锁存器,或入口:在通过调用countDown() 的线程打开入口前,所有调用 await 的线程都一直在入口处等待。用N 初始化的 CountDownLatch 可以使一个线程在 N 个线程完成某项操作之前一直等待,或者使其在某项操作完成 N 次之前一直等待。

CountDownLatch 的一个有用特性是,它不要求调用 countDown 方法的线程等到计数到达零时才继续,而在所有线程都能通过之前,它只是阻止任何线程继续通过一个await

package com.study.communication;

import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class CountDownLatchTest {

	public static void main(String[] args) {
		ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
		final CountDownLatch cdOrder = new CountDownLatch(1);
		final CountDownLatch cdAnswer = new CountDownLatch(3);		
		for(int i=0;i<3;i++){
			Runnable runnable = new Runnable(){
					public void run(){
					try {
						System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + 
								"正准备接受命令");						
						cdOrder.await();
						System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + 
						"已接受命令");								
						Thread.sleep((long)(Math.random()*10000));	
						System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + 
								"回应命令处理结果");						
						cdAnswer.countDown();						
					} catch (Exception e) {
						e.printStackTrace();
					}				
				}
			};
			service.execute(runnable);
		}		
		try {
			Thread.sleep((long)(Math.random()*10000));
		
			System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + 
					"即将发布命令");						
			cdOrder.countDown();
			System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + 
			"已发送命令,正在等待结果");	
			cdAnswer.await();
			System.out.println("线程" + Thread.currentThread().getName() + 
			"已收到所有响应结果");	
		} catch (Exception e) {
			e.printStackTrace();
		}				
		service.shutdown();

	}
}


`CountDownLatch` 和 `Semaphore` 都是基于 **AQS(AbstractQueuedSynchronizer)** 实现的并发工具,但它们的角色和用途不同,可以这样分类: --- ### ✅ 正确答案: > **`CountDownLatch` 是线程同步工具,而 `Semaphore` 既是线程同步工具,也具有“限流锁”的功能。** --- ## 🔍 详细解析 | 工具 | 类型定位 | 是否是“锁” | 主要用途 | |------|----------|-------------|-----------| | `CountDownLatch` | ❌ 不是锁<br>✅ 线程同步工具 | 否 | 等待一组操作完成 | | `Semaphore` | ✅ 同步工具<br>✅ 可作为“信号量锁” | 是(广义上的锁) | 控制并发访问资源的数量 | --- ### 1. `CountDownLatch` —— 线程同步工具(非锁) #### 🎯 核心思想: 让一个线程等待,直到其他线程执行完一系列操作后再继续。 #### ✅ 典型使用场景: ```java CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3); // 等待方 latch.await(); // 阻塞,直到 countDown() 被调用 3 次 // 执行方 latch.countDown(); // 调用一次,计数减一 ``` #### ❌ 为什么不是“锁”? - 它不用于保护临界区; - 不支持“持有-释放”语义; - 一旦计数归零,就不能重用(不可重复使用); - 线程不能竞争获取它,而是共同推进状态。 > 🔹 所以:它是典型的 **同步协调工具**,用于实现“开始前等待”或“结束后的通知”。 --- ### 2. `Semaphore` —— 既是同步工具,也可视为“锁” #### 🎯 核心思想: 控制同时访问某个资源的线程数量(比如数据库连接池、API限流)。 #### ✅ 获取与释放: ```java semaphore.acquire(); // 获取许可(P 操作) semaphore.release(); // 释放许可(V 操作) ``` #### ✅ 为什么它可以看作“锁”? - 如果设置 `new Semaphore(1)`,就变成 **二值信号量**,等价于一个**可重入性之外类似synchronized的互斥锁**; - 支持线程竞争进入; - 可以保护临界资源; - 提供 acquire/release 的持有-释放模型。 #### ⚠️ 但它又不同于传统锁: - 不绑定具体线程(虽然公平模式下有序); - 不提供条件队列(Condition); - 更强调“并发度控制”,而非“资源独占”。 > 🔹 所以:`Semaphore(1)` 是一种轻量级互斥手段,可当作“信号量锁”;而 `Semaphore(n)` 是**资源池/限流器**。 --- ### 💡 类比理解 | 工具 | 类比场景 | 是否像“锁” | |------|---------|------------| | `synchronized / ReentrantLock` | 单洗手间,必须排队进 | ✅ 是 | | `CountDownLatch` | 运动会起跑枪响前,所有运动员等待发令 | ❌ 否(只是等待事件) | | `CyclicBarrier` | 所有人到齐才开始开会 | ❌ 否(屏障同步) | | `Semaphore(1)` | 只有一把钥匙的会议室 | ✅ 是(互斥) | | `Semaphore(5)` | 有5个座位的候车室 | ✅ 是(控制并发数) | --- ### ✅ 总结 | 问题 | 回答 | |------|------| | `CountDownLatch` 是锁吗? | ❌ 不是,它是纯**线程同步工具** | | `Semaphore` 是锁吗? | ✅ 在 `permits=1` 时可视为互斥锁;一般情况下是**并发控制器** | | 两者共同点? | 都基于 AQS 实现,都用于协调线程行为 | | 关键区别? | `CountDownLatch` 用于等待事件完成;`Semaphore` 用于控制并发数量 | ---
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