1 基本设计

一种同步辅助，允许一或多个线程等待，直到在其它线程中执行的一组操作完成。

用给定的 count 初始化。由于调用countDown()，await 方法会阻塞，直到当前计数为0，之后释放所有等待线程，并立即返回任何后续的 await 调用。计数无法重置，若需重置计数，可使用CyclicBarrier。

CountDownLatch 是一种通用的同步工具，可用于：

• count为1时初始化的CountDownLatch用作简单的门开关：所有调用wait的线程都在门口等待，直到调用countDown()的线程打开它
• 初始化为N的CountDownLatch可用来让一个线程等待，直到N个线程完成某动作或某动作已完成N次

CountDownLatch的一个有用的特性是，它不需要调用倒计时的线程等待计数达到0才继续，它只是防止任何线程继续等待，直到所有线程都通过。

2 类架构

CountDownLatch并未显式继承什么接口或类。

构造器

构造一个用给定计数初始化的CountDownLatch。

参数 count ：在线程通过await()前，必须调用countDown()的次数。

CountDownLatch 的 state 并非 AQS 的默认值 0，而是可赋值的，即在 CountDownLatch 初始化时，count 就代表 state 的初始值。

new Sync(count) 就是调用了内部类 Sync 的如下构造器

count 表示我们希望等待的线程数，可能是等待一组线程全部启动或执行完成。

内部类

和 ReentrantLock 一样，CountDownLatch类也存在一个内部同步器 Sync，继承了 AbstractQueuedSynchronizer

唯一字段：

private static final class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
	...
	// 返回当前计数
    int getCount() {
        return getState();
    }

	// 共享模式下获取锁
    protected int tryAcquireShared(int acquires) {
        return (getState() == 0) ? 1 : -1;
    }

	// 共享模式下的释放锁
    protected boolean tryReleaseShared(int releases) {
        // Decrement count; signal when transition to zero
        for (;;) {
        	// 获取锁状态
            int c = getState();
            // 锁未被任何线程持有
            if (c == 0)
                return false;
            // 对 state 进行递减，直到 state 变成 0；当 state 递减为 0 时，才返回 true    
            int nextc = c-1;
            if (compareAndSetState(c, nextc))
                return nextc == 0;
        }
    }
}

3 await

可以叫做等待，也可以称为加锁。

3.1 无参

使得当前线程等待，直到锁存器 count 为0，除非线程被中断。
若当前计数为零，则此方法立即返回。

若当前线程数＞0，则当前线程将出于线程调度的目的而被禁用，并处于睡眠状态，直到发生如下情况之一：

• 由于调用countDown()方法，count为0
• 其他线程中断了当前线程

若当前线程：

• 在进入此方法时，已设置其中断状态
• 或在等待时被中断

就会抛 InterruptedException，并清除当前线程的中断状态。

无参版 await 内部使用的是 acquireSharedInterruptibly 方法，实现在 AQS 中的 final 方法：

1. 使用CountDownLatch 的内部类 Sync 重写的tryAcquireShared 尝试获得锁，若获取到锁直接返回，获取不到走2
2. 获取锁失败，用 Node 封装一下当前线程，追加到同步队列尾部，等待在合适时机去获得锁，本步已完全实现在 AQS 中

3.2 带超时参数

• 最终都会转化成ms
  
  相比于无参版本，或者指定的等待时间已过。
  如果当前计数为零，则此方法立即返回值 true。

如果当前线程数大于0，则当前线程将出于线程调度的目的而禁用，并处于休眠状态，直到发生以下三种情况之一:

• 由于调用了countDown()方法，计数为零;或
• 其他一些线程中断当前线程;或
• 指定的等待时间已经过了

如果计数为零，则该方法返回值true。

若当前线程：

• 在进入此方法时已设置其中断状态;或
• 在等待时中断，

就会抛出InterruptedException，并清除当前线程的中断状态。
如果指定的等待时间过期，则返回false值。如果时间小于或等于0，则该方法根本不会等待。

• 使用的是 AQS# tryAcquireSharedNanos 方法
  

获得锁时，state 的值不会发生变化，像 ReentrantLock 在获得锁时，会把 state + 1，但 CountDownLatch 不会

4 countDown

降低锁存器的计数，如果计数为 0，则释放所有等待的线程。
如果当前计数大于零，则递减。如果新计数为零，那么所有等待的线程都将重新启用，以便进行线程调度。

如果当前计数等于0，则什么也不会发生。

releaseShared 已经完全实现在 AQS

主要分成两步：

1. 尝试释放锁（tryReleaseShared），锁释放失败直接返回，释放成功走 2，本步由 Sync 实现
2. 释放当前节点的后置等待节点，该步 AQS 已经完全实现

5 最佳实践

Kafka中的线程控制代码大量使用CountDownLatch实现优雅的线程启动、线程关闭等操作。

6 总结

研究完 CountDownLatch 的源码，可知其底层结构仍然依赖了 AQS，对其线程所封装的结点是采用共享模式，而 ReentrantLock 是采用独占模式。