官方文档： https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/

百度翻译如下：

一种同步辅助程序，允许一个或多个线程等待在其它线程中执行的一组操作完成。使用给定的计数初始化CountDownLatch。由于调用了countDown（）方法，await方法阻塞直到当前计数为零，之后释放所有等待线程，并立即返回await的任何后续调用。这是一个一次性现象——计数不能重置。如果需要重置计数的版本，请考虑使用CyclicBarrier。倒计时锁存器是一种通用的同步工具，可用于多种目的。使用计数1初始化的倒计时锁存器用作简单的开/关锁存器或门：调用倒计时（）的线程打开它之前，调用它的所有线程都在门处等待。初始化为N的倒计时锁存器可用于使一个线程等待N个线程完成某个操作或某个操作已完成N次。倒计时锁存器的一个有用特性是，它不要求调用倒计时的线程在继续之前等待计数达到零，它只是防止任何线程在所有线程都可以通过之前继续通过等待。

2、CountDownLatchDemo 一览

// 计数器
public class CountDownLatchDemo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // 总数是6，必须要执行任务的时候，再使用！
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(6);
        for (int i = 1; i <=6 ; i++) {
            new Thread(()->{
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" Go out");
                countDownLatch.countDown(); // 数量-1
            },String.valueOf(i)).start();
        }
        countDownLatch.await(); // 等待计数器归零，然后再向下执行
        System.out.println("Close Door");
    }
}

结果如下：CountDownLatch可以理解为减法计数器

废话不多说，下面我们开始对CountDownLatch源码进行分析

3、CountDownLatch源码分析

首先我们打开CountDownLatch源码类（我把多余的注释都去掉了...）：

package java.util.concurrent;
import java.util.concurrent.locks.AbstractQueuedSynchronizer;

public class CountDownLatch {
   
    private static final class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
        private static final long serialVersionUID = 4982264981922014374L;
        //设置同步状态
        Sync(int count) {
            setState(count);
        }
        //获取同步状态的值
        int getCount() {
            return getState();
        }
        //获取共享锁,1、getState>1返回1：表示获取到共享锁，-1：表示没有获取到共享锁
        protected int tryAcquireShared(int acquires) {
            return (getState() == 0) ? 1 : -1;
        }
        //释放共享锁
        protected boolean tryReleaseShared(int releases) {
            // Decrement count; signal when transition to zero
            for (;;) {
                int c = getState();
                if (c == 0)
                    return false;
                int nextc = c-1;
                //通过CAS设置同步状态值，如果设置失败则说明同一时刻有其它线程在设置，但是会通过自旋的方式最终设置成功
                if (compareAndSetState(c, nextc))
                    return nextc == 0;
            }
        }
    }

找到它的构造函数，来瞄一眼！

    private final Sync sync;

    public CountDownLatch(int count) {
        if (count < 0) throw new IllegalArgumentException("count < 0");
        this.sync = new Sync(count);
    }

首先从构造函数出发，初始化变量，其中Sync是一个AQS的子类，构造函数如下：

public class CountDownLatch {
    /**
     * Synchronization control For CountDownLatch.
     * Uses AQS state to represent count.
     */
    private static final class Sync extends AbstractQueuedSynchronizer {
        private static final long serialVersionUID = 4982264981922014374L;

        Sync(int count) {
            setState(count);
        }

        int getCount() {
            return getState();
        }

    private volatile int state;

    protected final void setState(int newState) {
        state = newState;
    }

设置状态变量state，其中state是一个volatile关键字，可用来保证可见性，不懂volatile可以看看这篇博客：多线程进阶——狂神说java之JUC并发编程，里面详细介绍了volatile的作用！

由上面可知实际上是把计数器的值赋值给了AQS的state，也就是这里AQS的状态值来表示计数器值。

3.1、await（）方法源码分析

接下来主要看一下CountDownLatch中几个重要的方法内部是如何调用AQS来实现功能的。

await（）方法：调用await（）方法的线程会被挂起，它会等待直到count=0才继续执行，一般由主线程调用。

    public void await() throws InterruptedException {
        sync.acquireSharedInterruptibly(1);
    }
    //AQS获取共享资源时，该方法是响应中断的
    public final void acquireSharedInterruptibly(int arg)
            throws InterruptedException {
        //如果线程中断则抛出异常
        if (Thread.interrupted())
            throw new InterruptedException();
        //tryAcquireShared(arg)是AQS提供的模板方法
        //尝试看当前计数器值是否为0，为0则直接返回，否则进入AQS的等待队列
        if (tryAcquireShared(arg) < 0)
            doAcquireSharedInterruptibly(arg);
    }

    public static boolean interrupted() {//判断是否中断
        return currentThread().isInterrupted(true);
    }
    //最终调用本地Native方法，C,C++
    private native boolean isInterrupted(boolean ClearInterrupted);

接下来看看第二个判断：

 //尝试看当前计数器值是否为0，为0则表示获取到共享锁，阻塞的等待的线程将会被唤醒      
 protected int tryAcquireShared(int acquires) {
       return (getState() == 0) ? 1 : -1;
  }

分析上面代码我们不难发现：await（）方法调用 acquireSharedInterruptibly(int arg)的时候传递的是1，就说明要获取一个资源，而这里计数器的值 getState()获得的是资源总数，acquireSharedInterruptibly内部首先判断当前线程是否被中断了，是则抛出异常，否则调用sync实现的tryAcquireShared方法，查看当前状态值state（计数器）值是否为0，为0 则表示获取到共享锁返回，否则调用AQS的 doAcquireSharedInterruptibly让当前线程阻塞。

接下来我们瞅瞅源码 doAcquireSharedInterruptibly(int arg)方法如何实现阻塞当前线程

1、将当前线程构造成共享模式节点，通过自旋的方式尝试获取同步状态

2、如果获取同步状态成功，则唤醒后续处于共享模式下的节点；如果没有获取到同步状态，则对调用shouldParkAfterFailedAcquire和parkAndCheckInterrupt方法挂起当前线程，这样可以避免该线程无线循环而获取不到共享锁，从而造成资源的浪费。

需要注意的点：

当有多个线程调用 await（）方法时，这些线程都会通过 addWaiter(Node.SHARED)方法被构造成节点加入到等待队列中。

当最后一个调用 countDown()方法的线程执行了countDown()后(这里有点拗口)，会唤醒处于等待队列中距离头节点最近的一个节点， 也就是说该线程被唤醒之后会继续自旋尝试获取同步状态，此时执行到 tryAcquireShared(int)方法时，发现r大于0（因为state已经被置为0了） 该线程就会调用setHeadAndPropagate(Node, int)方法将唤醒传递下去，并且退出当前循环，开始执行awat()方法之后的代码。

//这里将当前线程构造成Node节点加入到等待队列中，并通过自旋的方式尝试获取共享锁，并且该方法是响应中断的
private void doAcquireSharedInterruptibly(int arg)
        throws InterruptedException {
        //将当前线程构建成共享模式的节点加入到等待队列中
        final Node node = addWaiter(Node.SHARED);
        boolean failed = true;
        try {
            for (;;) {
                final Node p = node.predecessor();
                if (p == head) {
                    //获取同步状态，这里count值如果不为0，则r的值一直为-1.这个时候循环会继续，除非线程被中断
                    int r = tryAcquireShared(arg);
                    //如果r>=0说明此时同步状态的值为0，获取到共享锁
                    if (r >= 0) {
                        //处理后续节点
                        setHeadAndPropagate(node, r);
                        p.next = null; // help GC
                        failed = false;
                        return;
                    }
                }
                //挂起等待被唤醒
                if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
                    parkAndCheckInterrupt())
                    throw new InterruptedException();
            }
        } finally {
            if (failed)
                //目的是由于响应中断或者其它异常情况会导致执行这个函数：主要用于唤醒后继节点和取消某个节点
                cancelAcquire(node);
        }
    }

我们先对addWriter进行具体的剖析，瞅瞅线程如何变成节点被添加进去：实现如下

表明是第一个创建节点，或者是已经被其他线程修改过了会进入到这来，这里无限循环设置Node头尾节点，只有设置成功才会退出，所以该节点一定会被添加

好了，到这里我们的addWaiter方法也就分析完了，下面我们继续跟进，添加完节点之后，检查并更新无法获取的节点的状态。如果线程应该阻塞，则返回true。

如果当前线程没有获取到共享锁，则进入下面的代码进行阻塞等待被唤醒。

    private static boolean shouldParkAfterFailedAcquire(Node pred, Node node) {
        int ws = pred.waitStatus;
        //只有当当前节点状态为Singal才返回true
        if (ws == Node.SIGNAL)
            return true;
        if (ws > 0) {
            do {
                node.prev = pred = pred.prev;
            } while (pred.waitStatus > 0);
            pred.next = node;
        } else {
            compareAndSetWaitStatus(pred, ws, Node.SIGNAL);
        }
        return false;
    }

我们对shouldParkAfterFailedAcquire分析下，首先获取到当前节点的状态，翻看源码可知，有四个状态，如下：

线程已经被取消
static final int CANCELLED =  1;
线程需要去被唤醒
static final int SIGNAL    = -1;
线程正在唤醒等待条件
static final int CONDITION = -2; 
//线程的共享锁应该被无条件传播
static final int PROPAGATE = -3;

shouldParkAfterFailedAcquire是位于无限for循环内的，这一点需要注意一般每个节点都会经历两次循环后然后被阻塞。建议读者试着走一遍，以加深理解 ，当该函数返回true时 线程调用parkAndCheckInterrupt这个阻塞自身。到这里基本每个调用await函数都阻塞在这里 （很关键哦，应为下次唤醒，从这里开始执行哦）

    private final boolean parkAndCheckInterrupt() {
        LockSupport.park(this);
        return Thread.interrupted();
    }
    public static void park(Object blocker) {
        Thread t = Thread.currentThread();
        setBlocker(t, blocker);
        UNSAFE.park(false, 0L);
        setBlocker(t, null);
    }

public native void park(boolean var1, long var2);

3.2、LockSupport的park openjdk源码分析

进入LockSupport的park方法，可以发现它是调用了Unsafe的park方法，这是一个本地native方法，只能通过openjdk的源码看看其本地实现了。 

类中定义了一个int类型的_counter变量，可以先执行unpark后执行park，就是通过这个变量实现，看park方法的实现代码(由于方法比较长就不整体截图了)：

park方法会调用Atomic::xchg方法，这个方法会原子性的将_counter赋值为0，并返回赋值前的值。如果调用park方法前，_counter大于0，则说明之前调用过unpark方法，所以park方法直接返回。

接着往下看：

实际上Parker类用Posix的mutex，condition来实现的阻塞唤醒。如果对mutex和condition不熟，可以简单理解为mutex就是Java里的synchronized，condition就是Object里的wait/notify操作。park方法里调用pthread_mutex_trylock方法，就相当于Java线程进入Java的同步代码块，然后再次判断_counter是否大于零，如果大于零则将_counter设置为零。最后调用pthread_mutex_unlock解锁，相当于Java执行完退出同步代码块。如果_counter不大于零，则继续往下执行pthread_cond_wait方法，实现当前线程的阻塞。

3.3、countDown（）方法源码分析
接着让我们来看看countDown这个函数的玄机吧，因为线程就是通过这个来函数来触发唤醒条件的 ：

//调用countDown()释放同步状态，每次调用同步状态值-1
 public void countDown() {
       sync.releaseShared(1);
 }

public final boolean releaseShared(int arg) {
        //tryReleaseShared方法必须保证同步状态线程安全释放，一般是通过CAS和循环来实现
        if (tryReleaseShared(arg)) {
           //唤醒后续处于等待的节点
            doReleaseShared();
            return true;
        }
        return false;
    }

看一下判断条件tryReleaseShared函数

protected boolean tryReleaseShared(int releases) {
            // Decrement count; signal when transition to zero
            for (;;) {
                int c = getState();
                if (c == 0)
                    return false;
                int nextc = c-1;
                if (compareAndSetState(c, nextc))//CAS自旋减一
                    return nextc == 0;//next为0返回true
            }
        }
    }

tryReleaseShared函数释放共享锁成功返回true，回执行下面的doReleaseShared去通知阻塞等待被唤醒的线程(一般为main线程)，具体如何被唤醒，我们跟踪下源码：

//释放共享锁，通知后续节点，主要是唤醒调用了await方法的线程（一般为主线程）
private void doReleaseShared() {
        for (;;) {
            Node h = head;//获取头节点
            if (h != null && h != tail) {
                int ws = h.waitStatus;
                //SIGNAL为-1，后继节点的线程处于等待状态，当前节点的线程如果释放了同步状态或者被取消，将会通知后继节点
                if (ws == Node.SIGNAL) { //头结点的状态为Node.SIGNAL
                    //将头结点的状态值设置为0
                    if (!compareAndSetWaitStatus(h, Node.SIGNAL, 0))
                        continue;            // loop to recheck cases
                    unparkSuccessor(h);//这里唤醒后继节点
                }
                //WaitStatus为0的时候表示为初始状态，设置当前节点为-3，表示线程的共享锁应该被无条件传播
                else if (ws == 0 &&
                         !compareAndSetWaitStatus(h, 0, Node.PROPAGATE))
                    continue;                // loop on failed CAS
            }
           //如果h还是指向头结点，说明没有其他节点对头结点进行修改
            if (h == head)                   // loop if head changed
                break;
        }
    }

只有当在最后一个执行 countDown()方法的线程时，才会进入在doReleaseShared()方法中，其大致的逻辑如下：

1、判断head节点不为null,且不为tail节点，说明等待队列中有等待唤醒的线程，在等待队列中，头结点中并没有保存正在等待的线程，其只是一个空的Node节点，真正等待的线程是从头结点的下一个节点开始排队等待的。

2、在判断等待队列中有正在等待的线程之后，将头结点的状态信息置为初始状态0，并且调用 unparkSuccessor(Node)方法唤醒后继节点，使后继节点可以尝试去获取共享锁。（重点）

3、如果头结点的的 waitStatus为0此时为初始状态 ，则将头结点的 waitStatus设置为为-3，表示下一次同步状态的获取将会无条件的传播下去。

4、头结点没有被其他线程修改，则跳出循环。

下面瞅瞅unparkSuccessor函数是如何唤醒后继节点的

private void unparkSuccessor(Node node) {
       
        int ws = node.waitStatus;
        if (ws < 0)
            compareAndSetWaitStatus(node, ws, 0);
        Node s = node.next;
        if (s == null || s.waitStatus > 0) {
            s = null;
            for (Node t = tail; t != null && t != node; t = t.prev)
                if (t.waitStatus <= 0)
                    s = t;
        }
        if (s != null)
            LockSupport.unpark(s.thread);//唤醒线程
    }

对于这个唤醒操作很好理解的，首先取该节点的后节点进行唤醒,如果后节点已被取消，则从最后一个开始往前找，找一个满足添加的节点进行唤醒

有人肯能会有疑问，要是如果有多个节点只在这进行一次唤醒工作吗？难道只唤醒一个线程就可以了？哈哈别急还记得线程是在哪阻塞的吗 让我们回来前面去看线程被阻塞的地方 （忘记了可以往前看看）

 private void doAcquireSharedInterruptibly(int arg)
        throws InterruptedException {
        final Node node = addWaiter(Node.SHARED);
        boolean failed = true;
        try {
            for (;;) {
                final Node p = node.predecessor();
                if (p == head) {
                    int r = tryAcquireShared(arg);
                    if (r >= 0) {
                        setHeadAndPropagate(node, r);
                        p.next = null; // help GC
                        failed = false;
                        return;
                    }
                }
                if (shouldParkAfterFailedAcquire(p, node) &&
                    parkAndCheckInterrupt())//我们知道线程是在这里被阻塞了
                    throw new InterruptedException();
            }
        } finally {
            if (failed)
                cancelAcquire(node);
        }
    }

关键来了，线程在这里被阻塞，唤醒后继续执行，由于满足条件 r>0，会进入第一个if判断

private void setHeadAndPropagate(Node node, int propagate) {
        Node h = head; // Record old head for check below
        setHead(node);//设置Head为头结点
    
        //如果走到了setHeadAndPropagate方法，那么propagate的值一定大于1，if条件成立
        if (propagate > 0 || h == null || h.waitStatus < 0 ||
            (h = head) == null || h.waitStatus < 0) {
            //获取当前节点的下一个节点
            Node s = node.next;
            //如果下一个节点为null或者共享节点释放共享锁
            if (s == null || s.isShared())
                doReleaseShared();//进入这里
        }
    }

这个函数相信你不陌生吧，就是第一个释放锁所调用的，在这里，被唤醒的线程再调一次，唤醒后继线程

private void doReleaseShared() {
        for (;;) {
            Node h = head;
            if (h != null && h != tail) {
                int ws = h.waitStatus;
                if (ws == Node.SIGNAL) {
                    if (!compareAndSetWaitStatus(h, Node.SIGNAL, 0))
                        continue;            // loop to recheck cases
                    unparkSuccessor(h);//唤醒后续等待被唤醒的线程
                }
                else if (ws == 0 &&
                         !compareAndSetWaitStatus(h, 0, Node.PROPAGATE))
                    continue;                // loop on failed CAS
            }
           //明白这里为什么要加一次判断了吧！！！,被唤醒的线程会在执行该函数
            if (h == head)                   // loop if head changed
                break;
        }
    }

现在明白其唤醒机制了吧 先唤醒一个线程（第一个阻塞的线程） 然后被唤醒的线程又会执行到这里唤醒线程，如此重复下去
最终所有线程都会被唤醒， 其实这也是AQS共享锁的唤醒原理，自此完成了对countDownLatch阻塞和唤醒原理的基本分析。

3.4、countDown()执行流程和await()执行流程

最终执行unparkSuccessor方法，我们看看源码

    private void unparkSuccessor(Node node) {
      
        int ws = node.waitStatus;
        if (ws < 0)
            compareAndSetWaitStatus(node, ws, 0);
        Node s = node.next;
        if (s == null || s.waitStatus > 0) {
            s = null;
            for (Node t = tail; t != null && t != node; t = t.prev)
                if (t.waitStatus <= 0)
                    s = t;
        }
        if (s != null)
            LockSupport.unpark(s.thread);
    }

3.5、LockSupport的unparkopenjdk源码分析

进入LockSupport的unpark方法，可以发现它是调用了Unsafe的unpark方法，这是一个本地native方法，只能通过openjdk的源码看看其本地实现了。 

图中的1和4就相当于Java的进入synchronized和退出synchronized的加锁解锁操作，代码2将_counter设置为1，同时判断先前_counter的值是否小于1，即这段代码：if(s<1)。如果不小于1，则就不会有线程被park，所以方法直接执行完毕，否则就会执行代码3，来唤醒被阻塞的线程。

4、总结：

CountDownLatch 底层实现依赖于AQS共享锁的实现机制，首先初始化计数器count，调用countDown()方法时，计数器count-1，当计数器count=0时，会唤醒处于AQS等待队列中的线程。调用await（）方法，线程会被挂起，他会等待直到count=0才会继续执行，否则会加入到等待队列中，等待被唤醒。