在Java并发编程领域，CountDownLatch 是一个非常有用的同步工具类，它位于 java.util.concurrent 包下。作为高级程序员，理解并熟练使用 CountDownLatch 对于编写高效、可维护的并发程序至关重要。CountDownLatch 允许一个或多个线程等待其他线程完成一系列操作后再继续执行。简而言之，它是一个倒计时锁存器，在完成一组正在其他线程中执行的操作之前，它允许一个或多个线程一直等待。

基本原理

CountDownLatch 初始化时需要一个计数器（count），该计数器表示需要等待的事件数量。每次调用 countDown() 方法时，计数器会减一。当计数器到达零时，所有等待（通过 await() 方法）的线程都会被释放，继续执行。

应用场景

CountDownLatch 非常适用于以下场景：

1. 并行计算：当需要将一个大任务分割成多个小任务并行处理，并等待所有小任务完成后再继续执行后续操作时。
2. 资源初始化：在多个线程需要访问某些资源之前，这些资源需要被初始化完成。
3. 性能测试：在测试多个并发执行的操作时，等待所有操作都启动后再进行统计或验证。

示例代码

假设我们有一个场景，需要同时启动多个线程去加载资源，待所有资源加载完毕后，再进行下一步处理。这里我们使用 CountDownLatch 来实现：

import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

public class CountDownLatchExample {

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // 假设有5个资源需要加载
        int numberOfResources = 5;
        // 初始化CountDownLatch，计数器为5
        CountDownLatch latch = new CountDownLatch(numberOfResources);

        // 创建线程池
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(numberOfResources);

        // 提交5个任务去加载资源
        for (int i = 0; i < numberOfResources; i++) {
            final int resourceId = i;
            executor.submit(() -> {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 正在加载资源 " + resourceId);
                // 模拟资源加载耗时
                try {
                    Thread.sleep(1000);
                } catch (InterruptedException e) {
                    Thread.currentThread().interrupt();
                }
                // 资源加载完成，计数器减一
                latch.countDown();
            });
        }

        // 等待所有资源加载完成
        latch.await();
        System.out.println("所有资源加载完成，继续后续操作...");

        // 关闭线程池
        executor.shutdown();
    }
}

在这个示例中，我们创建了一个 CountDownLatch 实例，其计数器初始化为5，表示有5个资源需要加载。我们提交了5个任务到线程池中，每个任务加载一个资源，并在加载完成后调用 countDown() 方法。主线程通过调用 await() 方法等待，直到所有资源都被加载完成（即计数器减至0）。此时，主线程继续执行后续操作。

注意事项

• 避免死锁：确保在调用 await() 方法的线程中，不会持有其他锁，因为 await() 会导致线程阻塞，可能导致死锁。
• 异常处理：await() 方法会抛出 InterruptedException，需要妥善处理。通常的做法是重新设置中断状态，并可能根据需求中断当前操作或退出循环。
• 性能考虑：在大量线程并发使用时，CountDownLatch 的性能可能受到影响。考虑使用其他并发工具，如 CyclicBarrier 或 Semaphore，根据具体场景选择最合适的工具。

通过理解并熟练使用 CountDownLatch，你可以编写出更加高效、灵活的并发程序，从而在码小课等平台上分享你的编程经验和知识。