线程同步器CountDownLatch

　　Java程序有的时候在主线程中会创建多个线程去执行任务，然后在主线程执行完毕之前，把所有线程的任务进行汇总，以前可以用线程的join方法，但是这个方法不够灵活，我们可以使用CountDownLatch类，实现更优雅,而且使用线程池的话，可没有办法调用线程的join方法的呀！

一.简单使用CountDownLatch

　　直接使用线程：

package com.example.demo.study;

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

public class Study0215 {
    //这里相当于新建一个初始值为2的计数器
    private static volatile CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(2);

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {

        new Thread(()->{
            try {
                Thread.sleep(1000);
                System.out.println("线程一执行完毕");
            } catch (Exception e) {

            }finally {
                //每调用这个方法计数器减一
                countDownLatch.countDown();
            }

        }).start();

        new Thread(()->{
            try {
                Thread.sleep(1000);
                System.out.println("线程二执行完毕");
            } catch (Exception e) {

            }finally {
                countDownLatch.countDown();
            }

        }).start();

        System.out.println("两个线程已经全部启动");
        //只要调用了这个方法之后，主线程会阻塞，直到计数器countDownLatch变成0就会返回
        countDownLatch.await();
        System.out.println("执行完毕");

    }

}

　　实际中尽量少直接操作线程，而是使用线程池：

package com.example.demo.study;

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

public class Study0215 {
    // 这里相当于新建一个初始值为2的计数器
    private static volatile CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(2);

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        //创建线程池
        ExecutorService pool = Executors.newFixedThreadPool(2);
        //将任务一丢进线程池
        pool.submit(() -> {
            try {
                Thread.sleep(1000);
                System.out.println("线程一执行完毕");
            } catch (Exception e) {

            } finally {
                // 每调用这个方法计数器减一
                countDownLatch.countDown();
            }
        });
        //任务二丢进线程池
        pool.submit(() -> {
            try {
                Thread.sleep(1000);
                System.out.println("线程二执行完毕");
            } catch (Exception e) {

            } finally {
                countDownLatch.countDown();
            }
        });

        System.out.println("两个线程已经全部启动");
        // 只要调用了这个方法之后，主线程会阻塞，直到计数器countDownLatch变成0就会返回
        countDownLatch.await();
        System.out.println("执行完毕");

    }

}

二.await方法

　　看下面的图，可以知道这个CountDownLatch类内部有个工具类Sync实现了AQS，然后CountDownLatch中的方法都是调用工具类Sync去操作的，emmm....跟前面说过的ReentrantLock类结构是一样的；

　　我们看看CountDownLatch构造器传递的数其实就是设置AQS中state的值：

//实际上调用把值传递给了Sync，也就是设置了AQS中的state
public CountDownLatch(int count) {
    if (count < 0) throw new IllegalArgumentException("count < 0");
    this.sync = new Sync(count);
}
Sync(int count) {
    setState(count);
}

　

　　我们再看看await方法：

//当前线程调用了await方法之后，当前线程就会给阻塞，直到以下两种情况：
//1.其他线程调用了countDown方法将计数器减到0之后，该线程就返回了；
//2.其他线程调用了当前的线程的中断方法，当前线程抛出异常InterruptedException
public void await() throws InterruptedException {
    sync.acquireSharedInterruptibly(1);
}

public final void acquireSharedInterruptibly(int arg) throws InterruptedException {
    //当前线程被中断就抛出异常
    if (Thread.interrupted())
        throw new InterruptedException();
    //查看计数器中的值是不是0，不过不是0，就进入AQS等待队列等待；
    if (tryAcquireShared(arg) < 0)
        doAcquireSharedInterruptibly(arg);
}

protected int tryAcquireShared(int acquires) {
    return (getState() == 0) ? 1 : -1;
}

三.countDown方法

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

public final boolean releaseShared(int arg) {
    //tryReleaseShared方法返回false，说明当前计数器的值减一成功
    //返回true，说明计数器的值此时为0，那就要唤醒因为调用了CountDownLatch而阻塞的线程
    if (tryReleaseShared(arg)) {
        doReleaseShared();
        return true;
    }
    return false;
}

protected boolean tryReleaseShared(int releases) {
    //一个无限循环
    for (;;) {
        //获取state的值
        int c = getState();
        //如果state为0，返回false
        if (c == 0)
            return false;
        //否则就把state减一然后用CAS更新到state
        int nextc = c-1;
        if (compareAndSetState(c, nextc))
            return nextc == 0;
    }
}

四.getState方法

　　这个方法获取计数器的值，其实就是获取AQS中的state的值；

int getCount() {
    return getState();
}
protected final int getState() {
    return state;
}

　　其实CountDownLatch比较容易，功能和Thread的join方法一样，只不过更灵活，基于AQS实现，在初始化的时候设置state的值，当线程调用CountDownLatch的await方法的时候，当前线程就会被丢到AQS的阻塞队列挂起；然后当其他线程调用了countDown方法，其实就是将state减一，当state等于0的时候，就会唤醒所有因为调用await方法而阻塞的线程；