在Java并发编程中，`CountDownLatch` 是一个非常有用的工具，它属于 `java.util.concurrent` 包，用于实现线程间的同步。`CountDownLatch` 允许一个或多个线程等待其他线程完成一组操作。这种机制非常适合于需要等待多个线程完成其任务的场景，比如启动多个线程去加载资源，然后在所有资源都加载完毕后继续执行主线程的操作。 ### 理解 CountDownLatch 的工作原理 `CountDownLatch` 内部维护了一个计数器，这个计数器的初始值由构造函数设置。每当一个线程完成其任务后，它会调用 `countDown()` 方法来将计数器减一。当计数器的值达到零时，所有因调用 `await()` 方法而阻塞的线程都会被释放，继续执行。 ### 示例场景 假设我们有一个场景，需要启动多个线程去加载图片资源，并在所有图片都加载完毕后显示这些图片。这里，`CountDownLatch` 可以完美地实现这一需求。 ### 示例代码 下面是一个使用 `CountDownLatch` 的具体示例，我们将模拟加载图片资源并在所有图片加载完毕后打印一条消息： ```java import java.util.concurrent.CountDownLatch; import java.util.concurrent.ExecutorService; import java.util.concurrent.Executors; public class ImageLoaderExample { // 假设我们需要加载的图片数量 private static final int NUMBER_OF_IMAGES = 5; public static void main(String[] args) throws InterruptedException { // 创建一个CountDownLatch实例，初始值为需要加载的图片数量 CountDownLatch latch = new CountDownLatch(NUMBER_OF_IMAGES); // 创建一个固定大小的线程池 ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(NUMBER_OF_IMAGES); // 循环提交任务到线程池，每个任务模拟加载一张图片 for (int i = 0; i < NUMBER_OF_IMAGES; i++) { final int imageIndex = i; Runnable worker = () -> { // 模拟图片加载过程 System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 开始加载图片 " + imageIndex); try { // 假设每张图片的加载时间不同 Thread.sleep((long) (Math.random() * 1000)); } catch (InterruptedException e) { Thread.currentThread().interrupt(); } System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 加载完成图片 " + imageIndex); // 图片加载完成后，计数器减一 latch.countDown(); }; executor.submit(worker); } // 主线程等待所有图片加载完毕 System.out.println("等待所有图片加载完成..."); latch.await(); // 阻塞当前线程，直到计数器为0 System.out.println("所有图片加载完成，开始显示图片..."); // 关闭线程池 executor.shutdown(); } } ``` ### 分析 在上述示例中，我们首先创建了一个 `CountDownLatch` 实例，其计数器初始值设置为需要加载的图片数量。然后，我们创建了一个固定大小的线程池，并提交了一个 `Runnable` 任务到线程池，每个任务模拟加载一张图片。在图片加载完成后，我们调用 `latch.countDown()` 方法来减少计数器的值。 主线程在调用 `latch.await()` 方法时会被阻塞，直到计数器的值减至零。这意味着主线程会等待所有图片加载完毕后才继续执行后续操作。一旦所有图片加载完毕，主线程会打印一条消息表示所有图片已加载完成，并继续执行其他操作（比如显示图片）。 ### 注意事项 1. **异常处理**：在 `Runnable` 任务中，我们捕获了 `InterruptedException` 异常，并在捕获后调用了 `Thread.currentThread().interrupt()` 来重新设置中断状态。这是因为 `InterruptedException` 是一个受检异常，需要被显式处理，而且根据Java的惯例，在捕获到 `InterruptedException` 后，通常会将中断状态重新设置，以便上层调用者能够感知到中断的发生。 2. **线程池关闭**：在示例中，我们使用了 `executor.shutdown()` 来关闭线程池。这是一个优雅关闭线程池的方式，它会等待已提交的任务执行完毕，但不会接受新的任务。如果你需要立即关闭线程池，并尝试停止正在执行的任务，可以使用 `executor.shutdownNow()` 方法。 3. **性能考虑**：虽然 `CountDownLatch` 在许多场景下都非常有用，但在一些高性能要求的应用中，过度使用或不当使用可能会导致性能问题。特别是在涉及大量线程同步的场景中，应仔细评估是否还有其他更高效的同步机制可供选择。 ### 总结 `CountDownLatch` 是Java并发编程中一个非常实用的工具，它通过维护一个计数器来实现线程间的同步。在需要等待多个线程完成其任务的场景中，`CountDownLatch` 提供了一种简洁而高效的解决方案。通过合理使用 `CountDownLatch`，我们可以编写出更加清晰、易于维护的并发程序。 在深入理解和掌握了 `CountDownLatch` 的用法后，你还可以进一步探索Java并发包中的其他同步工具，如 `CyclicBarrier`、`Semaphore` 和 `Exchanger` 等，以便在不同的并发场景下选择最合适的同步机制。这些同步工具共同构成了Java强大的并发编程框架，为开发者提供了丰富的选择。 希望这个示例和解释能帮助你更好地理解 `CountDownLatch` 的工作原理和用法，并在你的Java并发编程实践中发挥作用。别忘了，当你遇到具体问题时，可以访问码小课网站获取更多关于Java并发编程的资源和教程。