java多線程CountDownLatch與線程池ThreadPoolExecutor/ExecutorService案例

更新時(shí)間：2021年02月18日 11:55:00 作者：逍遙不羈

這篇文章主要介紹了java多線程CountDownLatch與線程池ThreadPoolExecutor/ExecutorService案例，

1、CountDownLatch：

一個(gè)同步工具類，它允許一個(gè)或多個(gè)線程一直等待，直到其他線程的操作執(zhí)行完后再執(zhí)行。

2、ThreadPoolExecutor/ExecutorService：

線程池，使用線程池可以復(fù)用線程，降低頻繁創(chuàng)建線程造成的性能消耗，同時(shí)對線程的創(chuàng)建、啟動(dòng)、停止、銷毀等操作更簡便。

3、使用場景舉例：

年末公司組織團(tuán)建，要求每一位員工周六上午8點(diǎn)到公司門口集合，統(tǒng)一乘坐公司所租大巴前往目的地。

在這個(gè)案例中，公司作為主線程，員工作為子線程。

4、代碼示例：

package com.test.thread;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingQueue;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/** 
 * @author javaloveiphone
 * @date 創(chuàng)建時(shí)間：2017年1月25日 上午10:59:11 
 * @Description: 
 */
public class Company {
 public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
  //員工數(shù)量
  int count = 5;
  //創(chuàng)建計(jì)數(shù)器
  //構(gòu)造參數(shù)傳入的數(shù)量值代表的是latch.countDown()調(diào)用的次數(shù)
  CountDownLatch latch = new CountDownLatch(count);
  //創(chuàng)建線程池，可以通過以下方式創(chuàng)建
  //ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(1,1,60,TimeUnit.SECONDS,new LinkedBlockingQueue<Runnable>(count));
  ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(count);
  System.out.println("公司發(fā)送通知，每一位員工在周六早上8點(diǎn)到公司大門口集合");
  for(int i =0;i<count ;i++){
   //將子線程添加進(jìn)線程池執(zhí)行
   Thread.sleep(10);
   threadPool.execute(new Employee(latch,i+1));
  }
  try {
   //阻塞當(dāng)前線程，直到所有員工到達(dá)公司大門口之后才執(zhí)行
   latch.await();
   // 使當(dāng)前線程在鎖存器倒計(jì)數(shù)至零之前一直等待，除非線程被中斷或超出了指定的等待時(shí)間。
   //latch.await(long timeout, TimeUnit unit)
   System.out.println("所有員工已經(jīng)到達(dá)公司大門口，大巴車發(fā)動(dòng)，前往活動(dòng)目的地。");
  } catch (InterruptedException e) {
   e.printStackTrace();
  }finally{
   //最后關(guān)閉線程池，但執(zhí)行以前提交的任務(wù)，不接受新任務(wù)
   threadPool.shutdown();
   //關(guān)閉線程池，停止所有正在執(zhí)行的活動(dòng)任務(wù)，暫停處理正在等待的任務(wù)，并返回等待執(zhí)行的任務(wù)列表。
   //threadPool.shutdownNow();
  }
 }
}
//分布式工作線程
class Employee implements Runnable{
 private CountDownLatch latch;
 private int employeeIndex;
 public Employee(CountDownLatch latch,int employeeIndex){
  this.latch = latch;
  this.employeeIndex = employeeIndex;
 }
 @Override
 public void run() {
  try {
   System.out.println("員工："+employeeIndex+"，正在前往公司大門口集合...");
   Thread.sleep(10);
   System.out.println("員工："+employeeIndex+"，已到達(dá)。");
  } catch (Exception e) {
   e.printStackTrace();
  }finally{
   //當(dāng)前計(jì)算工作已結(jié)束，計(jì)數(shù)器減一
   latch.countDown(); 
   try {
    Thread.sleep(10);
   } catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
   }
   //執(zhí)行coutDown()之后，繼續(xù)執(zhí)行自己的工作，不受主線程的影響
   System.out.println("員工："+employeeIndex+"，吃飯、喝水、拍照。");
  }
 }
}

打印輸出結(jié)果如下：

公司發(fā)送通知，每一位員工在周六早上8點(diǎn)到公司大門口集合
員工：1，正在前往公司大門口集合...
員工：1，已到達(dá)。
員工：2，正在前往公司大門口集合...
員工：2，已到達(dá)。
員工：1，吃飯、喝水、拍照。
員工：3，正在前往公司大門口集合...
員工：2，吃飯、喝水、拍照。
員工：3，已到達(dá)。
員工：4，正在前往公司大門口集合...
員工：3，吃飯、喝水、拍照。
員工：4，已到達(dá)。
員工：5，正在前往公司大門口集合...
員工：4，吃飯、喝水、拍照。
員工：5，已到達(dá)。
所有員工已經(jīng)到達(dá)公司大門口，大巴車發(fā)動(dòng)，前往活動(dòng)目的地。
員工：5，吃飯、喝水、拍照。

注意：

每一個(gè)員工到達(dá)之后，執(zhí)行countDown()方法，直到所有員工到達(dá)之后，計(jì)數(shù)器為0，主線程才會(huì)繼續(xù)執(zhí)行。

但子線程執(zhí)行了countDown()方法，之后會(huì)繼續(xù)自己的工作，比如上面的【吃飯、喝水、拍照】，是不受主線程是否阻塞、其它線程是否已經(jīng)執(zhí)行countDown()方法的影響的。

5、CountDownLatch與CyclicBarrier的對比可以看：

java多線程CyclicBarrier使用示例，讓線程起步走

補(bǔ)充：CountDownLatch踩過的坑

線上生產(chǎn)環(huán)境dubbo報(bào)線程池滿了，經(jīng)過一天排查鎖定在開三個(gè)線程計(jì)算最后合并數(shù)據(jù)的步驟中。簡單描述下該步驟線程開三個(gè) 調(diào)用三個(gè)不同的方法使用countdownlatch 計(jì)數(shù)器等待三個(gè)方法全部執(zhí)行完成合并數(shù)據(jù)。

但是由于其中一個(gè)方法調(diào)用第三方接口，接口返回異常導(dǎo)致轉(zhuǎn)換數(shù)據(jù)報(bào)錯(cuò)。導(dǎo)致其中一個(gè)方法未正常完成。

舉例demo：

public static void main(String[] args) {
 ExecutorService executorService =Executors.newFixedThreadPool(3);
 CountDownLatch cdl = new CountDownLatch(3);
 executorService.execute(new Runnable() {
  @Override
  public void run() {
   /*try {
    function1();
   } catch (Exception e) {
    //異常處理
    e.printStackTrace();
   }
   finally {
    cdl.countDown();
   }*/
   function1();
  }
 });
 executorService.execute(new Runnable() {
  @Override
  public void run() {
   function2();
   cdl.countDown();
  }
 });
 executorService.execute(new Runnable() {
  @Override
  public void run() {
   function3();
   cdl.countDown();
  }
 });
 try {
  cdl.await();
  //cdl.await(20,TimeUnit.SECONDS);
  System.out.println("三個(gè)執(zhí)行線程結(jié)束");
 } catch (InterruptedException e) {
  e.printStackTrace();
  System.out.println("執(zhí)行線程異常");
 }
 finally {
  executorService.shutdown();
  System.out.println("執(zhí)行線程關(guān)閉");
 }
}
private static void function1(){
 int i = 10/0;
 System.out.println("方法一");
}
private static void function2(){
 System.out.println("方法二");
}
private static void function3(){
 System.out.println("方法三");
}

方法一拋出異常，但是沒有做異常處理導(dǎo)致不會(huì)執(zhí)行線程關(guān)閉步驟，是不是和想象中不一樣，一開始我也是懵，看了一下CountDownLatch原理就很好理解了，

“CountDownLatch是通過一個(gè)計(jì)數(shù)器來實(shí)現(xiàn)的，計(jì)數(shù)器的初始化值為線程的數(shù)量。每當(dāng)一個(gè)線程完成了自己的任務(wù)后，計(jì)數(shù)器的值就相應(yīng)得減1。當(dāng)計(jì)數(shù)器到達(dá)0時(shí)，表示所有的線程都已完成任務(wù)，然后在閉鎖上等待的線程就可以恢復(fù)執(zhí)行任務(wù)?！薄?】

舉一個(gè)現(xiàn)實(shí)中例子就是：CountDownLatch 就像跑步比賽中的裁判，三個(gè)方法就是就是三位運(yùn)動(dòng)員，運(yùn)動(dòng)員2,3都已經(jīng)到達(dá)終點(diǎn)，但是運(yùn)動(dòng)員1摔倒了，動(dòng)不了。裁判員只看到兩位運(yùn)動(dòng)員到達(dá)終點(diǎn)不能宣布比賽結(jié)束，所以一直等。。。

就像這樣的場景導(dǎo)致線上service執(zhí)行線程阻塞，接口調(diào)用次數(shù)累計(jì)導(dǎo)致dubbo線程滿了（跟dubbo線程模型有關(guān)，有時(shí)間具體談?wù)勥@一點(diǎn)）

知道原因了，就要考慮怎么修改

比賽不能無限期等，所以比賽必須在有限時(shí)間內(nèi)結(jié)束，所以使用

public boolean await(long timeout, TimeUnit unit)
 throws InterruptedException {
 return sync.tryAcquireSharedNanos(1, unit.toNanos(timeout));
}

線程內(nèi)部也許要增加異常處理

executorService.execute(new Runnable() {
 @Override
 public void run() {
  try {
   function1();
  } catch (Exception e) {
   //異常處理
   e.printStackTrace();
  }
  finally {
   cdl.countDown();
  }
  // function1();
 }
});

修改后demo

public static void main(String[] args) {
 ExecutorService executorService =Executors.newFixedThreadPool(3);
 CountDownLatch cdl = new CountDownLatch(3);
 executorService.execute(new Runnable() {
  @Override
  public void run() {
   try {
    function1();
   } catch (Exception e) {
    //異常處理
    e.printStackTrace();
   }
   finally {
    cdl.countDown();
   }
   // function1();
  }
 });
 executorService.execute(new Runnable() {
  @Override
  public void run() {
   function2();
   cdl.countDown();
  }
 });
 executorService.execute(new Runnable() {
  @Override
  public void run() {
   function3();
   cdl.countDown();
  }
 });
 try {
  // cdl.await();
  cdl.await(20,TimeUnit.SECONDS);
  System.out.println("三個(gè)執(zhí)行線程結(jié)束");
 } catch (InterruptedException e) {
  e.printStackTrace();
  System.out.println("執(zhí)行線程異常");
 }
 finally {
  executorService.shutdown();
  System.out.println("執(zhí)行線程關(guān)閉");
 }
}
private static void function1(){
 int i = 10/0;
 System.out.println("方法一");
}
private static void function2(){
 System.out.println("方法二");
}
private static void function3(){
 System.out.println("方法三");
}

執(zhí)行結(jié)果