一、前言

CountDownLatch又被称为闭锁，是一个同步工具类，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。

CountDownLatch的内部提供了一个计数器，在构造闭锁时必须指定计数器的初始值，并且计数器的初始值必须大于0。

CountDownLatch提供了一个await()方法（or await(long timeout, TimeUnit unit)）用来实现一个线程或多个线程等待（因为await()方法会让当前运行的线程阻塞）。

另外还提供了一个countDown方法来操作计数器的值，每调用一次countDown方法计数器的值都会 -1，直到计数器的值减为0时就代表条件已经成熟，所有因为调用await方法而阻塞的线程都会被唤醒。

这就是CountDownLatch的内部机制，很简单，就是阻塞一部分线程让其在到达某个条件之后再执行。CountDownLatch最常见的应用场景就是开启多个线程同时执行某个任务，等到所有任务都执行完再汇总结果。如下图：

图片来源于网络，如有侵权，请联系删除！！！

如上图所示，有5个线程因为调用了await方法而被阻塞，它们需要等到计数器的值减为0后才能继续执行。计数器的初始值在构造闭锁时被指定，后面随着每次调用countDown方法而减1。下面我们就深入源码来探究下CountDownLatch的秘密。

二、CountDownLatch源码解析

2.1、构造器

public CountDownLatch(int count) {	if (count < 0) throw new IllegalArgumentException("count < 0");	this.sync = new Sync(count);}

CountDownLatch只有一个带参构造器，必须传入一个大于0的值作为计数器初始值，否则会报错。在构造方法中只是去new了一个Sync对象并赋值给成员变量sync。和其他同步工具类一样，CountDownLatch的实现依赖于AQS，它是AQS共享模式下的一个应用。CountDownLatch实现了一个内部类Sync并用它去继承AQS，这样就能使用AQS提供的大部分方法了。

2.2、Sync类

private static final class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {	private static final long serialVersionUID = 4982264981922014374L;		Sync(int count) {		setState(count);	}	//获取当前同步状态	int getCount() {		return getState();	}		//尝试获取锁	//返回负数：表示当前线程获取失败	//返回零值：表示当前线程获取成功, 但是后继线程不能再获取了	//返回正数：表示当前线程获取成功, 并且后继线程同样可以获取成功	protected int tryAcquireShared(int acquires) {		return (getState() == 0) ? 1 : -1;	}	//尝试释放锁	protected boolean tryReleaseShared(int releases) {		// Decrement count; signal when transition to zero		for (;;) {			//获取同步状态			int c = getState();			//如果同步状态为0, 则不能再释放了			if (c == 0)				return false;			//否则的话就将同步状态减1				int nextc = c-1;			//使用CAS方式更新同步状态			if (compareAndSetState(c, nextc))				return nextc == 0;		}	}}

Sync的构造方法会将同步状态的值设置为传入的参数值，之后每次调用countDown方法都会将同步状态的值减1，这也就是计数器的实现原理。

使用CountDownLatch工具类时最常用的两个方法就是await方法和countDown方法。调用await方法会阻塞当前线程直到计数器为0，调用countDown方法会将计数器的值减1直到减为0。下面我们来看一下await方法是怎样调用的。

2.3、await方法

public void await() throws InterruptedException {	sync.acquireSharedInterruptibly(1);}public final void acquireSharedInterruptibly(int arg)		throws InterruptedException {	//首先判断线程是否被中断, 如果被中断则抛出异常		if (Thread.interrupted())		throw new InterruptedException();	//1.尝试获取锁，如果获取锁成功，流程结束	if (tryAcquireShared(arg) < 0)		 //2.如果获取失败需要将当前线程封装成Node节点放到等待队列的末尾并按照条件判断是否挂起，等待被唤醒		doAcquireSharedInterruptibly(arg);}await方法本质是调用AQS类的acquireSharedInterruptibly方法，这个方法在分析AQS共享模式源码的时候已经讲过，重点是看下Sync重写的tryAcquireShared方法的逻辑：protected int tryAcquireShared(int acquires) {	return (getState() == 0) ? 1 : -1;}

逻辑很简单，就是判断当前同步状态是否为0，如果为0则返回1表示可以获取锁了，否则返回-1表示不能获取锁。

如果tryAcquireShared方法返回1则线程能够不必等待而继续执行，如果返回-1那么后续就会去调用doAcquireSharedInterruptibly方法让线程进入到同步队列里面等待。这就是await方法会阻塞当前线程的原理。下面来看看countDown方法是怎样唤醒阻塞的线程的。

2.4、countDown方法

public void countDown() {	sync.releaseShared(1);}public final boolean releaseShared(int arg) {	//尝试释放锁，该方法需要AQS的子类去实现	if (tryReleaseShared(arg)) {		//如果释放成功就进入此方法唤醒后继线程		doReleaseShared();		return true;	}	return false;}

countDown方法的本质是调用AQS类的releaseShared方法。releaseShared方法也是首先调用tryReleaseShared方法尝试释放锁，tryReleaseShared的具体实现逻辑是在Sync类里面，上面贴出的Sync类代码里可以找到该方法。

tryAcquireShared方法如果返回true表示释放成功，返回false表示释放锁失败。也即只有当同步状态的值减为0时才会返回true，其他情况都会返回false。那么当tryReleaseShared返回true之后就会马上调用doReleaseShared方法去唤醒同步队列的所有线程，这也是为什么最后一次调用countDown方法将计数器减为0之后才会唤醒所有被阻塞的线程。

2.5、总结

CountDownLatch是通过共享锁实现的，在创建CountDownLatch时会传递一个int类型的参数count，该参数是计数器的初始状态，表示该共享锁最多能被count个线程同时获取。

当某线程调用该CountDownLatch对象的await()方法时，该线程会等待共享锁可用才能获取到共享锁进而得以继续运行。而共享锁可用的条件就是计数器的值为0，而计数器的初始值是count，每当一个线程调用该CountDownLatch对象的countDown()方法，才将计数器的值减1，通过这种方式，必须有count个线程调用countDown()方法，计数器的值才能减为0，前面被阻塞等待的线程才能继续运行。

三、CountDownLatch使用示例

以扑克游戏斗地主为例，斗地主游戏必须要三个玩家都到齐才能开始发牌进行游戏。

public class Player extends Thread {    private static int count = 1;    private final int id = count++;    private CountDownLatch latch;    public Player(CountDownLatch latch) {        this.latch = latch;    }    @Override    public void run() {        System.out.println("【玩家" + id + "】已入场");        latch.countDown();    }    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {        CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3);        System.out.println("牌局开始, 等待玩家入场...");        new Player(latch).start();        new Player(latch).start();        new Player(latch).start();        //如果注释掉下面这行代码，就不能保证所有玩家到齐之后开始发牌        latch.await();        System.out.println("玩家已到齐, 开始发牌...");    }}

运行结果如下：

可以看到，必须等待3个玩家都到齐了才开始发牌。但如果将latch.await()给注释掉，就不能保证3个玩家都到齐才开始发牌了。如下图：