CountDownLatch：Java中的同步工具

在多线程编程中，有时需要等待一个或多个线程完成它们的任务，然后再继续执行下一步操作。这种场景下，我们可以使用CountDownLatch来实现等待-通知机制。

理解CountDownLatch

CountDownLatch是Java中的一个同步工具，它允许一个或多个线程等待其他线程完成它们的操作后再继续执行。CountDownLatch包含一个计数器，该计数器初始化为一个正整数N。当一个线程完成一个操作时，计数器的值会减1。当计数器的值变为0时，所有等待中的线程将被释放。

CountDownLatch通常用于实现等待-通知机制，其中一个或多个线程等待其他线程完成它们的操作，然后再继续执行。例如，在一个多线程程序中，主线程可以使用CountDownLatch来等待所有工作线程完成它们的任务，然后再继续执行下一步操作。

使用CountDownLatch

下面是一个简单的示例，演示如何使用CountDownLatch：

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

public class CountDownLatchExample {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3);

        Thread t1 = new Thread(() -> {
            System.out.println("Thread 1 is running");
            latch.countDown();
        });

        Thread t2 = new Thread(() -> {
            System.out.println("Thread 2 is running");
            latch.countDown();
        });

        Thread t3 = new Thread(() -> {
            System.out.println("Thread 3 is running");
            latch.countDown();
        });

        t1.start();
        t2.start();
        t3.start();

        latch.await();

        System.out.println("All threads have completed their tasks");
    }
}

在这个例子中，我们创建了一个CountDownLatch对象，计数器的初始值为3。然后，我们创建了三个线程t1、t2和t3，它们各自完成自己的任务，并调用了CountDownLatch的countDown()方法来减少计数器的值。最后，我们调用CountDownLatch的await()方法来等待所有线程完成它们的任务。当计数器的值变为0时，await()方法将返回，主线程将继续执行下一步操作。

实践中的CountDownLatch

最近需要删除公司的S3上的大量文件以及对应的MySQL中存储的索引。

由于要删除的量级比较大，且公司的S3没有开放批量删除的接口，因此一开始引入了多线程：

public void physicallyDelete(List<String> idList) {

	int pageId = 1;
	boolean isHasNextPage;
	do {
		PageHelper.startPage(pageId, Constants.DEFAULT_PAGE_SIZE);
		List<Info> infoList = infoDAO.getByIdList(idList);
		PageInfo<Info> page = new PageInfo<>(infoList);
		isHasNextPage = page.isHasNextPage();

		Stopwatch stopwatch = Stopwatch.createStarted();
		infoList.forEach(info ->
  		threadPool.execute(() -> {
      		deleteSmartBucketAndMySQL(info);
  		}));
		LOGGER.info("s3和数据库删除成功, size:{}, cost:{}", infoList.size(),
  		stopwatch.stop().elapsed(TimeUnit.MILLISECONDS));

	} while (isHasNextPage);
}

private void deleteS3AndMySQL(Info info) {

	String key = getKeyFromS3Url(info.getVideoUrl());
	try {
		Stopwatch stopwatch = Stopwatch.createStarted();
		S3Manager.deleteFile(bucketName, key);
		LOGGER.info("s3删除成功, bucket:{}, key:{}, cost:{}", bucketName, key,
			stopwatch.stop().elapsed(TimeUnit.MILLISECONDS));
	} catch (Exception e) {
		LOGGER.error("s3删除失败, bucket:{}, key:{}", bucketName, key, e);
		return;
	}	
  	infoDAO.physicallyDeleteByIdList(Collections.singletonList(info.getId()));
}

但是发现了一个问题，从理论上来讲，删除一个S3上的文件，应该对应删除一条MySQL上的记录；但是在日志中发现，每删除一条MySQL上的记录，就多次重复触发了删除S3上的对应文件。

排查发现，由于在physicallyDelete方法中存在分页查询，有可能在deleteS3AndMySQL方法中已经删除了S3，但尚未删除MySQL中的记录时，已经进行了分页查询下一页，线程池中的其他线程又运行了deleteS3AndMySQL方法，导致重复调用了S3的删除接口。

为了解决这个问题，我们可以引入CountDownLatch，代码如下：

public void physicallyDelete(List<String> idList) {

  	int pageId = 1;
  	boolean isHasNextPage;
  	do {
    	PageHelper.startPage(pageId, Constants.DEFAULT_PAGE_SIZE);
    	List<Info> infoList = infoDAO.getByIdList(idList);
    	PageInfo<Info> page = new PageInfo<>(infoList);
    	isHasNextPage = page.isHasNextPage();
    
		CountDownLatch latch = new CountDownLatch(infoList.size());
    	Stopwatch stopwatch = Stopwatch.createStarted();
    	infoList.forEach(info ->
      		threadPool.execute(() -> {
          		try {
					deleteS3AndMySQL(info);
				} catch (Exception e) {
					LOGGER.info("deleteS3AndMySQL error", e);
				} finally {
					latch.countDown();
				}
      	}));
 		LOGGER.info("s3和数据库删除成功, size:{}, cost:{}", infoList.size(), stopwatch.stop().elapsed(TimeUnit.MILLISECONDS));
    	try {
      		latch.await();
    	} catch (Exception e) {
      		LOGGER.info("latch.await异常", e);
      		Thread.currentThread().interrupt();
    	}
  	} while (isHasNextPage);
}

这样，由于CountDownLatch的存在，就会等到线程池中的线程将分页查出的全部数据处理完毕后，再去查出下一页数据进行处理，从而避免多次重复调用S3删除接口。

总结

CountDownLatch是Java中的一个同步工具，它允许一个或多个线程等待其他线程完成它们的操作后再继续执行。CountDownLatch通常用于实现等待-通知机制，其中一个或多个线程等待其他线程完成它们的操作，然后再继续执行。在多线程编程中，CountDownLatch是一种非常有用的工具，可以帮助我们实现复杂的同步逻辑。