一、定义
CountDownLatch的作用很简单，就是一个或者一组线程在开始执行操作之前，必须要等到其他线程执行完才可以。我们举一个例子来说明，在考试的时候，老师必须要等到所有人交了试卷才可以走。此时老师就相当于等待线程，而学生就好比是执行的线程。
注意：java中还有一个同步工具类叫做CyclicBarrier，他的作用和CountDownLatch类似。同样是等待其他线程都完成了，才可以进行下一步操作，我们再举一个例子，在打王者的时候，在开局前所有人都必须要加载到100%才可以进入。否则所有玩家都相互等待。
我们看一下区别： CountDownLatch: 一个线程(或者多个)， 等待另外N个线程完成某个事情之后才能执行。 CyclicBarrier : N个线程相互等待，任何一个线程完成之前，所有的线程都必须等待。 关键点其实就在于那N个线程 （1）CountDownLatch里面N个线程就是学生，学生做完了试卷就可以走了，不用等待其他的学生是否完成 （2）CyclicBarrier 里面N个线程就是所有的游戏玩家，一个游戏玩家加载到100%还不可以，必须要等到其他的游戏玩家都加载到100%才可以开局
现在应该理解CountDownLatch的含义了吧，下面我们使用一个代码案例来解释。
二、使用
我们使用学生考试的案例来进行演示：
public class CountDownLatchTest { static CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(2); public static void main(String[] args) { System.out.println("全班同学开始考试：一共两个学生"); new Thread(() -> { System.out.println("第一个学生交卷，countDownLatch减1"); countDownLatch.countDown(); }).start(); new Thread(() -> { System.out.println("第二个学生交卷，countDownLatch减1"); countDownLatch.countDown(); }).start(); try { countDownLatch.await(); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } System.out.println("老师清点试卷，在此之前，只要一个学生没交，" + "countDownLatch不为0，不能离开考场"); } }
在上面，我们定义了一个CountDownLatch，并设置其值为2。有两个学生使用两个线程来表示，然后依次执行。最后老师线程（main线程）在学生线程都执行完了才可以执行。我们来运行一边看看结果。
现在我们应该能体会到其用法了吧。在上面我们的等待线程时老师（main线程）。
下面我们对这个countDownLatch分析一下。为什么具有上面的特点。
三、原理
在上面我们看到，CountDownLatch主要使用countDown方法进行减1操作，使用await方法进行等到操作。我们进入到源码中看看。本源码基于jdk1.8。特在此说明。
1、countDown原理
/** * Decrements the count of the latch, releasing all waiting threads if * the count reaches zero. * * <p>If the current count is greater than zero then it is decremented. * If the new count is zero then all waiting threads are re-enabled for * thread scheduling purposes. * * <p>If the current count equals zero then nothing happens. */ public void countDown() { sync.releaseShared(1); }
英语不好的人看起来真的是一脸懵逼，不过信号上面的英语还都是简单的英语，大致意思是这样的：CountDownLatch里面保存了一个count值，通过减1操作，直到为0时候，等待线程才可以执行。而且通过源码也可以看到这个countDown方法其实是通过sync调用releaseShared(1)来完成的。
OK。到了这一步我们可能会纳闷，sync是个什么鬼，releaseShared方法又是如何实现的。我们不妨接着看源码，在CountDownLatch的开头我们找到了答案，原来这个sync在这里定义了。
private static final class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer { private static final long serialVersionUID = 4982264981922014374L; Sync(int count) { setState(count); } int getCount() { return getState(); } protected int tryAcquireShared(int acquires) { return (getState() == 0) ? 1 : -1; } protected boolean tryReleaseShared(int releases) { // Decrement count; signal when transition to zero for (;;) { int c = getState(); if (c == 0) return false; int nextc = c-1; if (compareAndSetState(c, nextc)) return nextc == 0; } } }
在这里我们发现继承了AbstractQueuedSynchronizer（AQS）。AQS的其中一个作用就是维护线程状态和获取释放锁。在这里也就是说CountDownLatch使用AQS机制维护锁状态。而releaseShared(1)方法就是释放了一个共享锁。
现在理解了吧，底层使用AQS机制调用releaseShared方法释放一个锁资源。那么等待的方法是如何实现的呢？
2、await原理
public void await() throws InterruptedException { sync.acquireSharedInterruptibly(1); } public boolean await(long timeout, TimeUnit unit) throws InterruptedException { return sync.tryAcquireSharedNanos(1, unit.toNanos(timeout)); }
这俩方法都是让线程等待，第一个没有实现限制，第二个有时间限制，我们一个一个来看。
（1）await()
await()底层主要是acquireSharedInterruptibly方法实现的，继续跟进去看看。
public final void acquireSharedInterruptibly(int arg) throws InterruptedException { if (Thread.interrupted()) throw new InterruptedException(); if (tryAcquireShared(arg) < 0) doAcquireSharedInterruptibly(arg); }
这里面有两个if语句，首先第一个判断是否被中断，如果被中断了，那就抛出中断异常。然后判断当前是否还有线程未执行，如果有那就，那就执行doAcquireSharedInterruptibly方法继续等待。
//这是AQS里面的方法 //arg在这里调用的是1，表示countDown是否减少到了0 //如果到0了，那说明满足了要求，返回1，不再等待 //如果没有达到0，说明还有线程未执行，必须要等到所有的线程 //执行结束才可以，返回-1，此时小于0，执行doAcquireSharedInterruptibly protected int tryAcquireShared(int arg) { throw new UnsupportedOperationException(); }
上面函数的意思已经在注释里面了，下面我们就来看看这个doAcquireSharedInterruptibly是如何实现的。
private void doAcquireSharedInterruptibly(int arg) throws InterruptedException { final Node node = addWaiter(Node.SHARED); boolean failed = true; try { for (;;) { final Node p = node.predecessor(); if (p == head) { int r = tryAcquireShared(arg); if (r >= 0) { setHeadAndPropagate(node, r); p.next = null; // help GC failed = false; return; } } if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) && parkAndCheckInterrupt()) throw new InterruptedException(); } } finally { if (failed) cancelAcquire(node); } }
这块的代码比较长，不过大致意思我可以描述一下，他会用一个一个的节点将线程串起来 等达到条件后再一个一个的唤醒。核心就是第三行的addWaiter函数。我们可以再跟进去看看吧。
private Node addWaiter(Node mode) { Node node = new Node(Thread.currentThread(), mode); // Try the fast path of enq; backup to full enq on failure Node pred = tail; if (pred != null) { node.prev = pred; if (compareAndSetTail(pred, node)) { pred.next = node; return node; } } enq(node); return node; }
你会发现这里面也使用了CAS机制。而且就是使用链表穿起来的。
（2） await(long timeout, TimeUnit unit)
这个方法的意思是等待指定的时间，如果还有线程没执行完，那就接着执行。就好比考完试了，还有同学没交试卷，此时因为到时间了。不管三七二十一也不管剩下的同学是否提交，直接就走了。其底层是通过Sync的tryAcquireSharedNanos方法实现的，我们接着进入到源码中看看。
public final boolean tryAcquireSharedNanos(int arg, long nanosTimeout) throws InterruptedException { if (Thread.interrupted()) throw new InterruptedException(); return tryAcquireShared(arg) >= 0 || doAcquireSharedNanos(arg, nanosTimeout); }
在这里皮球又一次被踢走了，真正实现的其实就是doAcquireSharedNanos方法，tryAcquireShared方法主要是判断是否当前满足wait的条件。我们接着看。
private boolean doAcquireSharedNanos(int arg, long nanosTimeout) throws InterruptedException { if (nanosTimeout <= 0L) return false; final long deadline = System.nanoTime() + nanosTimeout; final Node node = addWaiter(Node.SHARED); boolean failed = true; try { for (;;) { final Node p = node.predecessor(); if (p == head) { int r = tryAcquireShared(arg); if (r >= 0) { setHeadAndPropagate(node, r); p.next = null; // help GC failed = false; return true; } } nanosTimeout = deadline - System.nanoTime(); if (nanosTimeout <= 0L) return false; if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) && nanosTimeout > spinForTimeoutThreshold) LockSupport.parkNanos(this, nanosTimeout); if (Thread.interrupted()) throw new InterruptedException(); } } finally { if (failed) cancelAcquire(node); } }
上面的代码看似长，最核心的就是for循环里面的，最主要的意思就是如果当前还有线程未执行而且过了超时时间，那就直接执行等待线程就好了，不再等了。也就是我在指定的时间内你没执行完我等着你，要是超了这个时间点我就不管了。
对于CountDownLatch来说原理主要还是通过源码来认识。不过CountDownLatch看起来虽然很好用，也有很多不足之处，比如说CountDownLatch是一次性的 , 计数器的值只能在构造方法中初始化一次 , 之后没有任何机制再次对其设置值，当CountDownLatch使用完毕后 , 它不能再次被使用。
OK。对其介绍就先到这里吧。
