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一篇带给你CountDownLatch实现原理
发布时间：2025-11-05 15:30:27 来源：创站工坊 作者：IT科技类资讯
前言
CountDownLatch是篇带多线程中一个比较重要的概念，它可以使得一个或多个线程等待其他线程执行完毕之后再执行。现原它内部有一个计数器和一个阻塞队列，篇带每当一个线程调用countDown()方法后，现原计数器的篇带值减少1。当计数器的现原值不为0时，调用await()方法的篇带线程将会被加入到阻塞队列，一直阻塞到计数器的现原值为0。
常用方法
public class CountDownLatch { //构造一个值为count的篇带计数器 public CountDownLatch(int count); //阻塞当前线程直到计数器为0 public void await() throws InterruptedException; //在单位为unit的timeout时间之内阻塞当前线程 public boolean await(long timeout, TimeUnit unit); //将计数器的值减1，当计数器的现原值为0时，阻塞队列内的篇带线程才可以运行 public void countDown(); }下面给一个简单的示例：
package com.yang.testCountDownLatch; import java.util.concurrent.CountDownLatch; public class Main { private static final int NUM = 3; public static void main(String[] args) throws InterruptedException { CountDownLatch latch = new CountDownLatch(NUM); for (int i = 0; i < NUM; i++) { new Thread(() -> { try { Thread.sleep(2000); System.out.println(Thread.currentThread().getName() + "运行完毕"); } catch (InterruptedException e) { e.printStackTrace(); } finally { latch.countDown(); } }).start(); } latch.await(); System.out.println("主线程运行完毕"); } }输出如下：
看得出来，主线程会等到3个子线程执行完毕才会执行。现原
原理解析
类图
可以看得出来，篇带CountDownLatch里面有一个继承AQS的现原内部类Sync，其实是篇带AQS来支持CountDownLatch的各项操作的。
CountDownLatch(int count)
new CountDownLatch(int count)用来创建一个AQS同步队列，并将计数器的值赋给了AQS的源码下载state。
public CountDownLatch(int count) { if (count < 0) throw new IllegalArgumentException("count < 0"); this.sync = new Sync(count); } private static final class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer { Sync(int count) { setState(count); } }countDown()
countDown()方法会对计数器进行减1的操作，当计数器值为0时，将会唤醒在阻塞队列中等待的所有线程。其内部调用了Sync的releaseShared(1)方法
public void countDown() { sync.releaseShared(1); } public final boolean releaseShared(int arg) { if (tryReleaseShared(arg)) { //此时计数器的值为0，唤醒所有被阻塞的线程 doReleaseShared(); return true; } return false; }tryReleaseShared(arg)内部使用了自旋+CAS操将计数器的值减1，当减为0时，方法返回true，将会调用doReleaseShared()方法。对CAS机制不了解的同学，可以先参考我的另外一篇文章浅探CAS实现原理
protected boolean tryReleaseShared(int releases) { //自旋 for (;;) { int c = getState(); if (c == 0) //此时计数器的值已经为0了，其他线程早就执行完毕了，当前线程也已经再执行了，不需要再次唤醒了 return false; int nextc = c-1; //使用CAS机制，将state的值变为state-1 if (compareAndSetState(c, nextc)) return nextc == 0; } }doReleaseShared()是AQS中的方法，该方法会唤醒队列中所有被阻塞的线程。
private void doReleaseShared() { for (;;) { Node h = head; if (h != null && h != tail) { int ws = h.waitStatus; if (ws == Node.SIGNAL) { if (!compareAndSetWaitStatus(h, Node.SIGNAL, 0)) continue; // loop to recheck cases unparkSuccessor(h); } else if (ws == 0 && !compareAndSetWaitStatus(h, 0, Node.PROPAGATE)) continue; // loop on failed CAS } if (h == head) // loop if head changed break; } }这段方法比较难理解，会另外篇幅介绍。这里只要认为该段方法会唤醒所有因调用await()方法而阻塞的线程。站群服务器
await()
当计数器的值不为0时，该方法会将当前线程加入到阻塞队列中，并把当前线程挂起。
public void await() throws InterruptedException { sync.acquireSharedInterruptibly(1); }同样是委托内部类Sync，调用其
acquireSharedInterruptibly()方法
public final void acquireSharedInterruptibly(int arg) throws InterruptedException { if (Thread.interrupted()) throw new InterruptedException(); if (tryAcquireShared(arg) < 0) doAcquireSharedInterruptibly(arg); }接着看Sync内的tryAcquireShared()方法，如果当前计数器的值为0，则返回1，最终将导致await()不会将线程阻塞。如果当前计数器的值不为0，则返回-1。
protected int tryAcquireShared(int acquires) { return (getState() == 0) ? 1 : -1; }tryAcquireShared方法返回一个负值时，将会调用AQS中的
doAcquireSharedInterruptibly()方法，将调用await()方法的线程加入到阻塞队列中，并将此线程挂起。
private void doAcquireSharedInterruptibly(int arg) throws InterruptedException { //将当前线程构造成一个共享模式的节点，并加入到阻塞队列中 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); } }同样，以上的代码位于AQS中，在没有了解AQS结构的情况下去理解上述代码，有些困难，关于AQS源码，会另开篇幅介绍。
使用场景
CountDownLatch的使用场景很广泛，免费信息发布网一般用于分头做某些事，再汇总的情景。例如：
数据报表：当前的微服务架构十分流行，大多数项目都会被拆成若干的子服务，那么报表服务在进行统计时，需要向各个服务抽取数据。此时可以创建与服务数相同的线程数，交由线程池处理，每个线程去对应服务中抽取数据，注意需要在finally语句块中进行countDown()操作。主线程调用await()阻塞，直到所有数据抽取成功，最后主线程再进行对数据的过滤组装等，形成直观的报表。
风险评估：客户端的一个同步请求查询用户的风险等级，服务端收到请求后会请求多个子系统获取数据，然后使用风险评估规则模型进行风险评估。如果使用单线程去完成这些操作，这个同步请求超时的可能性会很大，因为服务端请求多个子系统是依次排队的，请求子系统获取数据的时间是线性累加的。此时可以使用CountDownLatch，让多个线程并发请求多个子系统，当获取到多个子系统数据之后，再进行风险评估，这样请求子系统获取数据的时间就等于最耗时的那个请求的时间，可以大大减少处理时间。
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