基于AQS的前世今生，来学习并发工具类CountDownLatch。本文将从CountDownLatch的应用场景、源码原理解析来学习这个并发工具类。

1、 应用场景

CountDownLatch是并发包中用来控制一个或者多个 线程 等待其他线程完成操作的并发工具类。现以工作中的一个场景来描述下CountDownLatch的应用，代码如下：

/*
模拟工作中的一个需求场景：
用户会选择多个算法来计算费用，最后会将所有算法计算出的费用做一个加权求平均数，这个平均数是最终的费用。
每个算法的复杂度都不一样，打算每个线程负责一个算法的实现，所有的线程执行完成，最后再求平均数。
1、为每个算法创建一个线程，每个线程负责一个算法的实现
2、通过CountDownLatch来控制所有算法线程的同步
3、全部计算完成后再求平均数
 */
public class CountDownLatchTask {
 public static void main(String[] args) {
 CountDownLatchTask countDownLatchTask = new CountDownLatchTask();
 countDownLatchTask.startThreads(5);
 }
 //根据线程数和选择的算法 调度算法对应的实现
 private void startThreads(int threadNumber) {
 CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(threadNumber);
 for (int i = 0; i < threadNumber; i++) {
 new Thread(new Runnable() {
 @Override
 public void run() {
 System.out.println("线程算法实现：" + Thread.currentThread().getName());
 countDownLatch.countDown();
 }
 }).start();
 }
 try {
 countDownLatch.await();
 System.out.println("加权求平均数");
 } catch (InterruptedException e) {
 e.printStackTrace();
 }
 }
}
 

在分析原理实现前，总结下CountDownLatch的作用就是阻塞其他线程直到条件允许后才释放该阻塞，除了上述这个小案例，实际工作中还有很多可以使用CountDownLatch的场景，比如解析Excel文件时可以同时解析多个Sheet页，所有的Sheet解析完成才算完成了Excel文件的解析。从这个代码中也可以看到CountDownLatch的主要方法就是await和countDown，下面将以这两个方法来分析下CountDownLatch的原理实现。

2、 源码原理解析

2.1 await方法

调用await方法会阻塞当前线程直到 计数器 的数值为0，方法如下:

public void await() throws InterruptedException {
 sync.acquireSharedInterruptibly(1); //共享式获取AQS的同步状态
}
 

调用的是AQS的acquireSharedInterruptibly方法：

public final void acquireSharedInterruptibly(int arg)
 throws InterruptedException {
 if (Thread.interrupted())//线程中断 说明闭锁对线程中断敏感
 throw new InterruptedException();
 if (tryAcquireShared(arg) < 0) //闭锁未使用完成 线程进入同步队列自旋等待 
 doAcquireSharedInterruptibly(arg);
 }
 

其中tryAcquireShared依赖的是Sync的实现，和之前的ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock及 Semaphore 相比，CountDownLatch的Sync只提供了一种方式，代码如下：

protected int tryAcquireShared(int acquires) {
 return (getState() == 0) ? 1 : -1; //AQS的同步状态为0则闭锁结束 可以进行下一步操作
 }
 

doAcquireSharedInterruptibly方法就不再赘述，和之前Semaphore的实现是一致的，本质上仍然是AQS同步队列的入队自旋等待。

2.2 countDown方法

调用countDown方法会将计数器的数值减1直到计数器为0，方法如下:

public void countDown() {
 sync.releaseShared(1);
 }
 

和Semaphore一样，调用的是AQS的releaseShared方法：

public final boolean releaseShared(int arg) {
 if (tryReleaseShared(arg)) {//减少闭锁的计数器
 doReleaseShared();//唤醒后续线程节点
 return true;
 }
 return false;
 }
 

其中tryReleaseShared依赖的是Sync的实现，和之前的ReentrantLock、ReentrantReadWriteLock及Semaphore相比，CountDownLatch的Sync只提供了一种方式，代码如下：

protected boolean tryReleaseShared(int releases) {
 // Decrement count; signal when transition to zero
 for (;;) {
 int c = getState();
 if (c == 0)
 return false; //计数器已经是0了
 int nextc = c-1; //计数器减1
 if (compareAndSetState(c, nextc)) //CAS更新同步状态
 return nextc == 0;
 }
 }
 

唤醒后续线程节点的doReleaseShared也不再赘述，和之前Semaphore的实现是一致的。

总结：CountDownLatch类使用AQS同步状态来表示计数。在await时，所有的线程进入同步队列自旋等待，在countDown时，获取闭锁成功的线程会减少闭锁的计数器，同时唤醒后续线程取获取闭锁，直到await中的计数器为0，获取到闭锁的线程才可以通过，执行下一步操作。