CountDownLatch 詳解：多線程同步倒計時器的原理與實戰應用

CountDownLatch：讓主線程等待多個子線程完成

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，計數器歸零時釋放所有等待線程。注意：計數器不可重置，屬於一次性同步屏障。

核心 API

• CountDownLatch(int count)：初始化計數器
• void await()：阻塞當前線程，直到計數器歸零
• boolean await(long timeout, TimeUnit unit)：帶超時等待
• void countDown()：計數器減 1，歸零則喚醒所有等待者
• long getCount()：獲取當前計數

經典應用場景：並行任務聚合

public class CountDownLatchDemo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        int workerCount = 5;
        CountDownLatch latch = new CountDownLatch(workerCount);
        ExecutorService executor = Executors.newFixedThreadPool(workerCount);
        
        // 啟動 5 個子任務
        for (int i = 1; i <= workerCount; i++) {
            final int taskId = i;
            executor.submit(() -> {
                try {
                    System.out.println("任務 " + taskId + " 開始");
                    Thread.sleep(new Random().nextInt(3000)); // 模擬耗時操作
                    System.out.println("任務 " + taskId + " 完成");
                } catch (InterruptedException e) {
                    Thread.currentThread().interrupt();
                } finally {
                    latch.countDown(); // 關鍵：任務結束倒數
                }
            });
        }
        
        System.out.println("主線程等待所有子任務完成...");
        latch.await(); // 阻塞直到計數器歸零
        System.out.println("所有子任務完成，主線程繼續執行聚合邏輯");
        
        executor.shutdown();
    }
}

進階用法：作為開關/閘門

• 初始化為 1：作為「開關」，所有線程 await()，主線程 countDown() 一次性放行
• 初始化為 N：主線程等待 N 個前置條件就緒

對比：CountDownLatch vs CyclicBarrier

常見坑點提醒

1. 忘記 countDown()：導致主線程永久阻塞，建議放在 finally 塊
2. 計數器初始值錯誤：與實際任務數不符
3. 誤用於循環等待：需循環等待請用 CyclicBarrier 或 Phaser