Java 多線程同步利器：CountDownLatch 實戰詳解

什麼是 CountDownLatch？

java.util.concurrent.CountDownLatch 是一個同步輔助類，允許一個或多個線程等待其他線程完成操作。它內部維護一個計數器，透過 countDown() 遞減，await() 阻塞直到計數歸零。

核心特性

• 一次性使用：計數器無法重置，需重置請用 CyclicBarrier
• 靈活同步：不要求呼叫 countDown 的線程等待，只阻塞 await 的線程
• 多種模式：計數 1 當開關鎖；計數 N 等待 N 個任務完成

經典應用場景：賽跑模擬

裁判等選手就位 → 發令 → 選手跑完全程 → 裁判收集成績

public class CountdownLatchTest {
    public static void main(String[] args) {
        ExecutorService service = Executors.newCachedThreadPool();
        
        // 裁判發令鎖 (計數 1)
        final CountDownLatch cdOrder = new CountDownLatch(1);
        // 選手完成鎖 (計數 3)
        final CountDownLatch cdAnswer = new CountDownLatch(3);

        // 3 位選手
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            service.execute(() -> {
                try {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 準備就緒");
                    cdOrder.await();  // 等待發令
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 起跑");
                    Thread.sleep((long)(Math.random() * 10000)); // 模擬跑步
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 到達終點");
                    cdAnswer.countDown(); // 完成計數 -1
                } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); }
            });
        }

        // 裁判線程
        try {
            Thread.sleep((long)(Math.random() * 10000));
            System.out.println("裁判：發令！");
            cdOrder.countDown(); // 開閘
            
            System.out.println("裁判：等待選手到達...");
            cdAnswer.await(); // 阻塞直到計數歸零
            System.out.println("裁判：所有選手到達，比賽結束");
        } catch (Exception e) { e.printStackTrace(); }
        
        service.shutdown();
    }
}

執行結果範例

pool-1-thread-1 準備就緒
pool-1-thread-2 準備就緒
pool-1-thread-3 準備就緒
裁判：發令！
pool-1-thread-2 起跑
pool-1-thread-1 起跑
pool-1-thread-3 起跑
pool-1-thread-3 到達終點
pool-1-thread-1 到達終點
pool-1-thread-2 到達終點
裁判：所有選手到達，比賽結束

進階用法與注意事項

總結

CountDownLatch 是「一對多」或「多對一」同步的理想選擇，代碼簡潔、語義清晰。掌握其計數器模型，能輕鬆解決線程協調難題。

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