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一句话总结

CountDownLatch 用于同步线程，允许一个或多个线程等待其他线程完成操作。初始化时设定计数器，线程完成任务后调用 countDown() 减少计数，当计数器归零时，等待的线程被唤醒。常用于主线程等待多个子线程初始化完成，或控制多个线程同时开始执行任务。

详细解析

CountDownLatch 是 Java 并发包（java.util.concurrent）中的同步工具类，其核心作用是 协调多个线程的执行顺序，允许一个或多个线程等待其他线程完成操作后再继续执行。以下是其核心用途、工作原理及典型场景的详细解析：

一、核心功能与作用

1. 等待多个线程完成
   主线程（或某个线程）需要等待多个子线程执行完毕后再继续处理后续逻辑。
   示例：主线程等待所有服务初始化完成后再启动业务逻辑。
2. 控制并行任务的起始点
   多个线程在某一时刻同时开始执行任务（如赛跑发令枪）。
   示例：同时启动多个线程进行数据处理，确保所有线程同时进入执行阶段。
3. 实现最大并行性
   通过等待所有线程就绪后同时释放，最大化资源利用率。

二、工作原理

1. 计数器机制
   o 初始化时设定一个计数值count，表示需要等待的任务数量。
2. o 每个任务完成后调用countDown()方法将计数器减 1。
3. o 当计数器减至 0 时，所有调用await()的线程被唤醒。
4. 底层依赖 AQS
   基于AbstractQueuedSynchronizer（AQS）实现，通过同步状态（state）管理计数器，线程阻塞和唤醒由 AQS 的队列控制。

三、典型应用场景

1、主线程等待子线程完成
场景：主线程需要汇总多个子线程的计算结果。
代码示例：

CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3);
for (int i = 0; i < 3; i++) {
    new Thread(() -> {
        // 子线程执行任务
        latch.countDown();
    }).start();
}
latch.await(); // 主线程等待所有子线程完成
System.out.println("所有子线程已完成，主线程继续执行");

输出：

子线程1完成
子线程2完成
子线程3完成
所有子线程已完成，主线程继续执行

2、多服务依赖启动
场景：主服务需等待数据库、缓存等依赖服务启动完成后才能运行。
代码示例：

CountDownLatch serviceLatch = new CountDownLatch(3);
// 启动数据库服务
new Thread(() -> {
    startDatabase();
    serviceLatch.countDown();
}).start();
// 启动缓存服务
new Thread(() -> {
    startCache();
    serviceLatch.countDown();
}).start();
serviceLatch.await(); // 等待所有服务启动
startMainService();

3、模拟并发测试
场景：模拟多个用户同时发起请求，测试系统性能。
代码示例：

CountDownLatch startLatch = new CountDownLatch(1); // 发令枪
CountDownLatch endLatch = new CountDownLatch(100); // 等待100个线程完成
for (int i = 0; i < 100; i++) {
    new Thread(() -> {
        try {
            startLatch.await(); // 等待发令枪响
            sendRequest(); // 模拟请求
        } catch (InterruptedException e) {
            Thread.currentThread().interrupt();
        } finally {
            endLatch.countDown();
        }
    }).start();
}
startLatch.countDown(); // 开始测试
endLatch.await(); // 等待所有请求完成

4、任务分阶段执行
场景：将任务拆分为多个阶段，每个阶段需等待前一阶段完成。
示例：

CountDownLatch phase1Latch = new CountDownLatch(5);
CountDownLatch phase2Latch = new CountDownLatch(5);
// 阶段1：数据预处理
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    new Thread(() -> {
        preprocessData();
        phase1Latch.countDown();
    }).start();
}
phase1Latch.await(); // 等待阶段1完成
// 阶段2：数据分析
for (int i = 0; i < 5; i++) {
    new Thread(() -> {
        analyzeData();
        phase2Latch.countDown();
    }).start();
}
phase2Latch.await(); // 等待阶段2完成

四、与 CyclicBarrier 的区别