使用CountDownLatch实现线程间的协作与同步

# 1. 介绍

## 1. 什么是线程间的协作与同步

在线程编程中，多个线程之间需要进行一定的协作和同步，以确保线程的安全性和执行效率。线程间的协作和同步能够实现多个线程的有序执行，避免竞态条件和资源争夺问题。

## 2. CountDownLatch 的作用和优势

CountDownLatch是一种在多线程协作和同步中常用的工具类。它的作用是允许一个或多个线程等待其他线程完成执行某些任务后再继续执行。CountDownLatch的优势在于可以非常方便地控制多个线程的执行顺序，提高程序的并发性能。

CountDownLatch使用一个计数器来实现线程之间的协作和同步。主线程可以通过等待计数器的值达到预期来等待其他线程的任务执行完毕，而其他子线程在任务执行完毕时将计数器减一，直至计数器为零时，主线程将被唤醒继续执行。

通过使用CountDownLatch，我们可以实现灵活的线程协作和同步，提高程序的效率和可维护性。接下来，我们将介绍CountDownLatch的基本用法以及实际应用场景。

# 2. CountDownLatch 的基本用法

在本章节中，我们将学习如何使用 `CountDownLatch` 实现线程间的协作与同步。首先，我们会介绍 `CountDownLatch` 的初始化和作用，然后详细讲解基本用法。

### 2.1 CountDownLatch 的初始化

通过 `CountDownLatch` 对象的构造方法可以进行初始化。构造方法接收一个整数参数 `count`，表示计数器的初始值。当调用 `countDown` 方法时，计数器的值会减1。当计数器的值为0时，所有等待中的线程会被唤醒。

CountDownLatch latch = new CountDownLatch(count);

### 2.2 主线程等待其他线程完成

在使用 `CountDownLatch` 进行线程间的协作与同步时，通常需要主线程等待其他线程完成某个任务。可以使用 `await` 方法实现主线程的等待，直到计数器的值为0。

try {
    latch.await(); // 主线程等待计数器变为0
} catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
}

### 2.3 各个子线程执行任务

在子线程执行任务时，可以通过调用 `countDown` 方法将计数器的值减1。

latch.countDown(); // 子线程执行完任务后计数器减1

### 2.4 子线程通知主线程任务完成

当子线程执行完自己的任务后，可以通过调用 `countDown` 方法将计数器的值减1，从而通知主线程任务完成。

latch.countDown(); // 子线程执行完任务后计数器减1，通知主线程任务完成

使用 `CountDownLatch` 实现线程间的协作与同步，可以让多个线程并发执行任务，并在所有任务完成后再进行后续操作。接下来，我们将通过一个实例详细说明其使用方法。请移步第三章节。

# 3. 实例：多个线程同时执行任务

#### 问题背景与需求
在某些场景下，我们需要多个线程同时执行任务，并且主线程需要等待所有子线程完成任务后再继续执行。

#### 使用 CountDownLatch 实现线程任务的并发执行

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

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

        for (int i = 0; i < threadCount; i++) {
            Thread thread = new Thread(new WorkerThread(latch));
            thread.start();
        }

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

class WorkerThread implements Runnable {
    private final CountDow