Java并发编程：使用CountDownLatch实现线程同步

问题背景

假设我们有一个场景，有5个线程并行执行任务，同时我们希望主线程能够等待这5个子线程全部完成后再继续执行。这种情况下，我们可以使用CountDownLatch来实现线程同步。

CountDownLatch简介

CountDownLatch是Java并发包（java.util.concurrent）中提供的一个同步工具类，用于控制多个线程之间的同步。它的原理很简单：在构造CountDownLatch对象时，我们指定一个计数器的初始值，然后每个线程在完成自己的任务后会调用countDown()方法将计数器减1，当计数器变为0时，表示所有线程都已经完成任务，此时主线程就会被释放。

代码示例

下面是一个使用CountDownLatch实现线程同步的示例代码：

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

public class ThreadSyncExample {
   
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
   
        int threadCount = 5;
        CountDownLatch latch = new CountDownLatch(threadCount);

        for (int i = 0; i < threadCount; i++) {
   
            Thread thread = new WorkerThread(latch);
            thread.start();
        }

        // 主线程等待所有子线程完成任务
        latch.await();

        System.out.println("All threads have completed their tasks. Main thread can continue.");
    }
}

class WorkerThread extends Thread {
   
    private final CountDownLatch latch;

    public WorkerThread(CountDownLatch latch) {
   
        this.latch = latch;
    }

    @Override
    public void run() {
   
        try {
   
            // 模拟任务执行
            Thread.sleep((long) (Math.random() * 1000));

            System.out.println("Task completed by " + Thread.currentThread().getName());

            // 完成任务后调用countDown()
            latch.countDown();
        } catch (InterruptedException e) {
   
            e.printStackTrace();
        }
    }
}

在上面的代码中，我们首先创建了一个CountDownLatch对象，并将其初始值设置为5。然后，在主线程中创建了5个WorkerThread线程，并启动它们。每个WorkerThread线程执行完自己的任务后会调用countDown()方法将计数器减1。

最后，主线程调用latch.await()方法，会阻塞直到计数器变为0，即所有子线程都已经完成任务。一旦计数器为0，主线程就会继续执行并输出相应的提示信息。

总结

使用CountDownLatch能够很方便地实现多个线程之间的同步。通过合理地控制计数器的初始值和调用countDown()方法的时机，我们可以实现复杂的线程同步逻辑。在实际开发中，合理使用CountDownLatch可以提高代码的可读性和可维护性，同时也能够避免一些并发问题的出现。

希望本文对你理解并发编程和使用CountDownLatch有所帮助！