什么是 Java 的 CountDownLatch？

回答重点

CountDownLatch 是 JUC 中的一个同步辅助类，它允许一个或多个线程等待，直到在其他线程中执行的一组操作完成。CountDownLatch 通过一个计数器来实现，计数器的初始值由构造方法传入。每当一个线程完成工作后，计数器会递减。当计数器到达零时，所有等待的线程会被唤醒并继续执行。

主要功能：

等待事件完成：通过 await() 方法，线程可以等待其他线程完成某些操作。
递减计数器：其他线程在完成各自的任务后，通过调用 countDown() 方法将计数器减 1。
线程同步：当计数器变为 0 时，所有调用了 await() 的线程将被唤醒并继续执行。

扩展知识

内部实现原理

CountDownLatch 的内部使用 AbstractQueuedSynchronizer (AQS) 实现。计数器的递减操作本质上是通过 AQS 来实现同步机制的。
当调用 countDown() 时，内部的 state 值减少，并在 await() 中通过检查 state 是否为 0 来决定是否唤醒等待线程。

注意：

由于 CountDownLatch 无法重用，它适合用于一次性的任务完成同步。如果需要重复使用，需要使用 CyclicBarrier 或其他机制。

代码示例：

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

public class CountDownLatchExample {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // 计数器为 3，表示需要等待 3 个任务完成
        CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3);

        // 启动 3 个线程来执行任务
        for (int i = 1; i <= 3; i++) {
            new Thread(() -> {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 执行任务");
                latch.countDown();  // 每个线程执行完任务后递减计数器
            }).start();
        }

        System.out.println("等待所有任务完成...");
        latch.await();  // 主线程等待所有任务完成
        System.out.println("所有任务已完成，继续执行主线程");
    }
}

输出示例：

等待所有任务完成...
Thread-1 执行任务
Thread-2 执行任务
Thread-3 执行任务
所有任务已完成，继续执行主线程

使用场景

并行计算结果汇总：可以用于汇聚多个线程的结果，等所有子任务完成后再执行后续逻辑。
任务完成信号：在某些场景下，需要多个任务都完成后才能继续执行后续逻辑，比如在应用启动时，等待所有服务启动后再提供服务。
测试并发场景：在编写并发测试时，利用 CountDownLatch 可以确保多个线程在某一时刻同时开始执行，测试并发场景下的行为。

与 CyclicBarrier 的对比

CountDownLatch：一次性使用，计数器减到 0 后，不能再次复用。
CyclicBarrier：可以重用，所有线程到达屏障后会自动重置，允许多次使用。