Java CountDownLatch 代码示例：协调多个线程的执行顺序（比赛起跑）

比赛起跑代码详解

代码回顾

importjava.util.concurrent.CountDownLatch;publicclassRaceDemo{publicstaticvoidmain(String[]args)throwsInterruptedException{intrunnerCount=4;CountDownLatchreadyLatch=newCountDownLatch(runnerCount);CountDownLatchstartLatch=newCountDownLatch(1);CountDownLatchfinishLatch=newCountDownLatch(runnerCount);// 运动员线程for(inti=1;i<=runnerCount;i++){intrunnerId=i;newThread(()->{try{// 1. 准备就绪Thread.sleep((long)(Math.random()*1000));System.out.println("运动员"+runnerId+" 准备就绪");readyLatch.countDown();// 2. 等待发令枪响startLatch.await();System.out.println("运动员"+runnerId+" 起跑！");// 3. 跑步Thread.sleep((long)(Math.random()*3000));System.out.println("运动员"+runnerId+" 到达终点");}catch(InterruptedExceptione){e.printStackTrace();}finally{finishLatch.countDown();}}).start();}// 裁判线程readyLatch.await();// 等待所有运动员就绪System.out.println("\n所有运动员准备就绪，比赛开始！\n");Thread.sleep(1000);// 准备时间startLatch.countDown();// 发令枪响finishLatch.await();// 等待所有运动员完成System.out.println("\n比赛结束！");}}

三个 CountDownLatch 的作用

1.readyLatch (准备就绪信号)

CountDownLatchreadyLatch=newCountDownLatch(runnerCount);

• 用途：确保所有运动员都准备好，裁判才能发令
• 工作原理：
  • 每个运动员准备完成后调用readyLatch.countDown()
  • 裁判调用readyLatch.await()等待所有运动员准备就绪

2.startLatch (发令枪信号)

CountDownLatchstartLatch=newCountDownLatch(1);

• 用途：控制所有运动员同时起跑（公平性）
• 工作原理：
  • 初始化值为1，所有运动员都在startLatch.await()处等待
  • 裁判调用startLatch.countDown()后，所有等待的运动员同时开始执行

3.finishLatch (完成信号)

CountDownLatchfinishLatch=newCountDownLatch(runnerCount);

• 用途：等待所有运动员完成比赛
• 工作原理：
  • 每个运动员到达终点后调用finishLatch.countDown()
  • 裁判调用finishLatch.await()等待比赛完全结束

执行流程详解

阶段一：准备阶段（异步）

运动员1 准备就绪 (readyLatch: 3) 运动员2 准备就绪 (readyLatch: 2) 运动员3 准备就绪 (readyLatch: 1) 运动员4 准备就绪 (readyLatch: 0) → 裁判继续执行

阶段二：起跑阶段（同步）

裁判： 所有运动员准备就绪，比赛开始！ 裁判： 准备时间1秒... 裁判： 发令枪响！(startLatch.countDown()) 所有运动员同时： 起跑！

阶段三：比赛阶段（异步）

运动员3 到达终点 (finishLatch: 3) 运动员1 到达终点 (finishLatch: 2) 运动员4 到达终点 (finishLatch: 1) 运动员2 到达终点 (finishLatch: 0) → 比赛结束

关键点解释

为什么用 startLatch(1)？

CountDownLatchstartLatch=newCountDownLatch(1);

• 只需要一个信号（裁判开枪）就能释放所有等待的运动员
• 确保绝对的公平：所有运动员在同一时刻收到起跑信号

时间随机性的作用

Thread.sleep((long)(Math.random()*1000));// 准备时间不同Thread.sleep((long)(Math.random()*3000));// 跑步速度不同

• 模拟现实：运动员准备速度和跑步速度都不同
• 可以看到：准备快的运动员不一定跑得最快

实际输出示例

运动员2 准备就绪 运动员1 准备就绪 运动员4 准备就绪 运动员3 准备就绪 所有运动员准备就绪，比赛开始！ 运动员2 起跑！ 运动员1 起跑！ 运动员4 起跑！ 运动员3 起跑！ 运动员2 到达终点 运动员4 到达终点 运动员1 到达终点 运动员3 到达终点 比赛结束！

实际应用场景

这种模式适用于：

1. 分布式系统启动：等待所有服务就绪后再对外提供服务
2. 性能测试：准备多个压测线程，同时发起请求
3. 游戏服务器：等待所有玩家加载完成后再开始游戏
4. 数据计算：等待所有数据分片处理完成再汇总结果

扩展思考

如果要增加功能，比如：

• 抢跑检测：可以在startLatch.await()前添加检查
• 中途退赛：异常情况下也需要调用finishLatch.countDown()
• 成绩排名：需要收集每个运动员的完成时间

这个示例完美展示了 CountDownLatch 如何协调多个线程的执行顺序，是并发编程中的经典模式。