倒计时器CountDownLatch举例分析

# 倒计时器CountDownLatch举例分析

## 一、CountDownLatch概述

`CountDownLatch`是Java并发包(`java.util.concurrent`)中的一个同步工具类，它允许一个或多个线程等待其他线程完成操作后再继续执行。其核心思想是通过一个计数器来实现线程间的协调，当计数器归零时，等待的线程将被唤醒。

### 核心方法
- `CountDownLatch(int count)`：构造函数，初始化计数器
- `countDown()`：计数器减1
- `await()`：阻塞当前线程直到计数器归零

## 二、典型应用场景

1. **主线程等待子线程初始化完成**
2. **并行任务同步**
3. **模拟高并发测试**
4. **服务启动前的依赖检查**

## 三、代码示例分析

### 场景模拟：赛跑比赛
假设有5名运动员参赛，裁判需要等待所有运动员到达终点后才能宣布比赛结束。

```java
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class RaceExample {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        final int RUNNER_COUNT = 5;
        CountDownLatch startSignal = new CountDownLatch(1);  // 发令枪
        CountDownLatch finishSignal = new CountDownLatch(RUNNER_COUNT);  // 终点线
        
        for (int i = 1; i <= RUNNER_COUNT; i++) {
            new Thread(new Runner(startSignal, finishSignal, "运动员"+i)).start();
        }
        
        System.out.println("裁判准备发令...");
        TimeUnit.SECONDS.sleep(2);  // 模拟准备时间
        startSignal.countDown();     // 发令枪响
        System.out.println("比赛开始！");
        
        finishSignal.await();        // 等待所有运动员到达终点
        System.out.println("所有运动员到达终点，比赛结束！");
    }
}

class Runner implements Runnable {
    private final CountDownLatch startSignal;
    private final CountDownLatch finishSignal;
    private final String name;
    
    public Runner(CountDownLatch start, CountDownLatch finish, String name) {
        this.startSignal = start;
        this.finishSignal = finish;
        this.name = name;
    }
    
    @Override
    public void run() {
        try {
            startSignal.await();  // 等待发令枪
            
            System.out.println(name + "起跑...");
            TimeUnit.MILLISECONDS.sleep((long)(Math.random() * 3000));  // 模拟跑步时间
            System.out.println(name + "到达终点！");
            
            finishSignal.countDown();  // 到达终点计数器减1
        } catch (InterruptedException e) {
            Thread.currentThread().interrupt();
        }
    }
}

执行结果示例：

裁判准备发令...
比赛开始！
运动员1起跑...
运动员3起跑...
运动员5起跑...
运动员2起跑...
运动员4起跑...
运动员3到达终点！
运动员1到达终点！
运动员5到达终点！
运动员2到达终点！
运动员4到达终点！
所有运动员到达终点，比赛结束！

四、实现原理

1. AQS基础：基于AbstractQueuedSynchronizer实现
2. 共享锁模式：所有等待线程共享同一个同步状态
3. 不可重置：计数器归零后无法重复使用（与CyclicBarrier的主要区别）

五、注意事项

1. 避免死锁：确保countDown()一定会被执行
2. 性能考虑：计数器初始值不宜过大
3. 异常处理：中断处理需要谨慎
4. 不可重用：需要重复使用时考虑CyclicBarrier

六、与相关类的对比

七、总结

CountDownLatch是解决多线程协同问题的有效工具，特别适用于”主从协作”模式。理解其原理和适用场景，可以帮助我们编写更健壮的并发程序。在实际开发中，应根据具体需求选择合适的同步工具。 “`