在Java中如何使用CountDownLatch实现线程依赖控制_CountDownLatch实践指南_技术教程

CountDownLatch是Java中用于线程同步的工具，通过计数器控制线程等待；初始化指定计数值，调用countDown()递减，await()阻塞线程直到计数为零，实现主线程等待多线程完成或统一触发多线程执行，且计数器不可重置，适用于一次性同步场景。

在多线程编程中，经常需要控制多个线程的执行顺序或等待某些任务完成后再继续。Java 提供了 CountDownLatch 工具类来实现这种线程间的协调。它基于一个计数器，当计数器归零时，所有被阻塞的线程将被唤醒并继续执行。

CountDownLatch 是什么？

CountDownLatch 是 java.util.concurrent 包下的一个同步工具类，它允许一个或多个线程等待其他线程完成一组操作。它的核心机制是通过一个初始化的计数值，调用 countDown() 方法递减计数，而调用 await() 的线程会阻塞直到计数变为 0。

典型使用场景包括：

主线程等待多个子任务完成后再继续
多个线程等待某个公共准备动作完成后再开始执行
测试中模拟并发请求，统一触发

基本用法：主线程等待子线程完成

假设我们要启动 3 个线程执行任务，主线程需要等它们全部完成后才打印“所有任务完成”。

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

public class Worker implements Runnable {
    private CountDownLatch latch;

    public Worker(CountDownLatch latch) {
        this.latch = latch;
    }

    @Override
    public void run() {
        try {
            // 模拟任务执行
            System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 正在工作...");
            Thread.sleep(1000);
        } catch (InterruptedException e) {
            Thread.currentThread().interrupt();
        } finally {
            latch.countDown(); // 任务完成，计数减一
        }
    }

    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3); // 计数设为3

        Thread t1 = new Thread(new Worker(latch), "Worker-1");
        Thread t2 = new Thread(new Worker(latch), "Worker-2");
        Thread t3 = new Thread(new Worker(latch), "Worker-3");

        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();

        latch.await(); // 主线程阻塞，直到计数为0

        System.out.println("所有工作线程已完成，主线程继续执行。");
    }
}

输出示例：

Worker-1 正在工作...
Worker-2 正在工作...
Worker-3 正在工作...
所有工作线程已完成，主线程继续执行。

反向使用：子线程等待主线程指令

有时我们希望多个线程准备好后，由主线程统一发令同时开始执行。这时可以将 CountDownLatch 初始化为 1，让所有子线程调用 await() 等待，主线程调用 countDown() 触发执行。

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

public class RaceExample {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        CountDownLatch startSignal = new CountDownLatch(1);

        for (int i = 1; i <= 3; i++) {
            new Thread(() -> {
                try {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 准备就绪，等待起跑信号...");
                    startSignal.await(); // 所有线程在此等待
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 开始奔跑！");
                } catch (InterruptedException e) {
                    Thread.currentThread().interrupt();
                }
            }, "Runner-" + i).start();
        }

        Thread.sleep(2000); // 模拟准备时间
        System.out.println("发令枪响！");
        startSignal.countDown(); // 发令，所有线程同时开始
    }
}