面试题：什么是 Java 的 CountDownLatch？

CountDownLatch 是 Java 并发包 (java.util.concurrent) 中的一个同步工具类，用于让一个或多个线程等待其他线程完成操作。它通过一个计数器来实现线程的等待和通知机制，适用于主线程等待多个子线程完成任务的场景。

核心概念

计数器：
- CountDownLatch 内部维护一个计数器，初始化时指定计数器的初始值。
- 每当一个线程完成任务时，调用 countDown() 方法，计数器减 1。
- 当计数器减到 0 时，等待的线程会被唤醒。
一次性：
- CountDownLatch 的计数器只能减少，不能重置。如果需要重复使用，可以考虑使用 CyclicBarrier。

常用方法

CountDownLatch(int count)：
- 构造函数，创建一个 CountDownLatch，指定计数器的初始值。
await()：
- 使当前线程等待，直到计数器减到 0。
countDown()：
- 将计数器减 1，表示一个线程已完成任务。
getCount()：
- 返回当前计数器的值。

使用场景

主线程等待子线程完成任务：
- 例如，主线程需要等待多个子线程完成初始化操作后再继续执行。
并行任务同步：
- 多个线程并行执行任务，主线程等待所有任务完成后进行汇总。
测试多线程程序：
- 在测试中模拟多个线程同时执行任务的场景。

代码示例

以下是一个简单的 CountDownLatch 示例，模拟主线程等待多个子线程完成任务：

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

public class CountDownLatchExample {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // 创建一个 CountDownLatch，计数器初始值为 3
        CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3);

        // 创建 3 个子线程
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            new Thread(() -> {
                try {
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 开始执行任务");
                    Thread.sleep(1000); // 模拟任务执行
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " 任务完成");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } finally {
                    latch.countDown(); // 计数器减 1
                }
            }).start();
        }

        // 主线程等待所有子线程完成任务
        System.out.println("主线程等待子线程完成任务");
        latch.await();
        System.out.println("所有子线程任务完成，主线程继续执行");
    }
}

输出结果：

主线程等待子线程完成任务
Thread-0 开始执行任务
Thread-1 开始执行任务
Thread-2 开始执行任务
Thread-0 任务完成
Thread-1 任务完成
Thread-2 任务完成
所有子线程任务完成，主线程继续执行

注意事项

计数器不可重置：
- CountDownLatch 的计数器只能减少，不能重置。如果需要重复使用，可以考虑使用 CyclicBarrier。
异常处理：
- 如果子线程在执行任务时抛出异常，需要确保 countDown() 方法被调用，否则主线程可能会一直等待。
性能影响：
- 如果计数器初始值设置过大，可能会导致主线程长时间等待，影响程序性能。

与 `CyclicBarrier` 的区别

可重用性：
- CountDownLatch 是一次性的，计数器减到 0 后不能再使用。
- CyclicBarrier 是可重用的，屏障被打破后可以重置。
使用场景：
- CountDownLatch 适用于主线程等待多个子线程完成任务的场景。
- CyclicBarrier 适用于多个线程互相等待，达到一个共同的屏障点后再继续执行的场景。