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作者 | 磊哥
讓客戶滿意是我們工作的目標(biāo)，不斷超越客戶的期望值來自于我們對(duì)這個(gè)行業(yè)的熱愛。我們立志把好的技術(shù)通過有效、簡單的方式提供給客戶，將通過不懈努力成為客戶在信息化領(lǐng)域值得信任、有價(jià)值的長期合作伙伴，公司提供的服務(wù)項(xiàng)目有：國際域名空間、虛擬主機(jī)、營銷軟件、網(wǎng)站建設(shè)、城東網(wǎng)站維護(hù)、網(wǎng)站推廣。
來源 | Java面試真題解析(ID：aimianshi666)
轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系授權(quán)(微信ID：GG_Stone)
很多場景下，我們需要等待線程池的所有任務(wù)都執(zhí)行完，然后再進(jìn)行下一步操作。對(duì)于線程 Thread 來說，很好實(shí)現(xiàn)，加一個(gè) join 方法就解決了，然而對(duì)于線程池的判斷就比較麻煩了。
我們本文提供 4 種判斷線程池任務(wù)是否執(zhí)行完的方法：
- 使用 isTerminated 方法判斷。
- 使用 getCompletedTaskCount 方法判斷。
- 使用 CountDownLatch 判斷。
- 使用 CyclicBarrier 判斷。
接下來我們一個(gè)一個(gè)來看。
不判斷的問題
如果不對(duì)線程池是否已經(jīng)執(zhí)行完做判斷，就會(huì)出現(xiàn)以下問題，如下代碼所示：
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingDeque;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
public class ThreadPoolCompleted {
public static void main(String[] args) {
// 創(chuàng)建線程池
ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(10, 20,
0, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingDeque<>(1024));
// 添加任務(wù)
addTask(threadPool);
// 打印結(jié)果
System.out.println("線程池任務(wù)執(zhí)行完成！");
}
/**
* 給線程池添加任務(wù)
*/
private static void addTask(ThreadPoolExecutor threadPool) {
// 任務(wù)總數(shù)
final int taskCount = 5;
// 添加任務(wù)
for (int i = 0; i < taskCount; i++) {
final int finalI = i;
threadPool.submit(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
// 隨機(jī)休眠 0-4s
int sleepTime = new Random().nextInt(5);
TimeUnit.SECONDS.sleep(sleepTime);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(String.format("任務(wù)%d執(zhí)行完成", finalI));
}
});
}
}
}
以上程序的執(zhí)行結(jié)果如下：
從上述執(zhí)行結(jié)果可以看出，程序先打印了“線程池任務(wù)執(zhí)行完成!”，然后還在陸續(xù)的執(zhí)行線程池的任務(wù)，這種執(zhí)行順序混亂的結(jié)果，并不是我們期望的結(jié)果。我們想要的結(jié)果是等所有任務(wù)都執(zhí)行完之后，再打印“線程池任務(wù)執(zhí)行完成!”的信息。
產(chǎn)生以上問題的原因是因?yàn)橹骶€程 main，和線程池是并發(fā)執(zhí)行的，所以當(dāng)線程池還沒執(zhí)行完，main 線程的打印結(jié)果代碼就已經(jīng)執(zhí)行了。想要解決這個(gè)問題，就需要在打印結(jié)果之前，先判斷線程池的任務(wù)是否已經(jīng)全部執(zhí)行完，如果沒有執(zhí)行完就等待任務(wù)執(zhí)行完再執(zhí)行打印結(jié)果。
方法1：isTerminated
我們可以利用線程池的終止?fàn)顟B(tài)(TERMINATED)來判斷線程池的任務(wù)是否已經(jīng)全部執(zhí)行完，但想要線程池的狀態(tài)發(fā)生改變，我們就需要調(diào)用線程池的 shutdown 方法，不然線程池一直會(huì)處于 RUNNING 運(yùn)行狀態(tài)，那就沒辦法使用終止?fàn)顟B(tài)來判斷任務(wù)是否已經(jīng)全部執(zhí)行完了，它的實(shí)現(xiàn)代碼如下：
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingDeque;
import java.util.concurrent.ThreadPoolExecutor;
import java.util.concurrent.TimeUnit;
/**
* 線程池任務(wù)執(zhí)行完成判斷
*/
public class ThreadPoolCompleted {
public static void main(String[] args) {
// 1.創(chuàng)建線程池
ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(10, 20,
0, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingDeque<>(1024));
// 2.添加任務(wù)
addTask(threadPool);
// 3.判斷線程池是否執(zhí)行完
isCompleted(threadPool); // 【核心調(diào)用方法】
// 4.線程池執(zhí)行完
System.out.println();
System.out.println("線程池任務(wù)執(zhí)行完成！");
}
/**
* 方法1：isTerminated 實(shí)現(xiàn)方式
* 判斷線程池的所有任務(wù)是否執(zhí)行完
*/
private static void isCompleted(ThreadPoolExecutor threadPool) {
threadPool.shutdown();
while (!threadPool.isTerminated()) { // 如果沒有執(zhí)行完就一直循環(huán)
}
}
/**
* 給線程池添加任務(wù)
*/
private static void addTask(ThreadPoolExecutor threadPool) {
// 任務(wù)總數(shù)
final int taskCount = 5;
// 添加任務(wù)
for (int i = 0; i < taskCount; i++) {
final int finalI = i;
threadPool.submit(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
// 隨機(jī)休眠 0-4s
int sleepTime = new Random().nextInt(5);
TimeUnit.SECONDS.sleep(sleepTime);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(String.format("任務(wù)%d執(zhí)行完成", finalI));
}
});
}
}
}
方法說明：shutdown 方法是啟動(dòng)線程池有序關(guān)閉的方法，它在完全關(guān)閉之前會(huì)執(zhí)行完之前所有已經(jīng)提交的任務(wù)，并且不會(huì)再接受任何新任務(wù)。當(dāng)線程池中的所有任務(wù)都執(zhí)行完之后，線程池就進(jìn)入了終止?fàn)顟B(tài)，調(diào)用 isTerminated 方法返回的結(jié)果就是 true 了。
以上程序的執(zhí)行結(jié)果如下：
缺點(diǎn)分析
需要關(guān)閉線程池。
擴(kuò)展：線程池的所有狀態(tài)
線程池總共包含以下 5 種狀態(tài)：
- RUNNING：運(yùn)行狀態(tài)。
- SHUTDOWN：關(guān)閉狀態(tài)。
- STOP：阻斷狀態(tài)。
- TIDYING：整理狀態(tài)。
- TERMINATED：終止?fàn)顟B(tài)。
如果不調(diào)用線程池的關(guān)閉方法，那么線程池會(huì)一直處于 RUNNING 運(yùn)行狀態(tài)。
方法2：getCompletedTaskCount
我們可以通過判斷線程池中的計(jì)劃執(zhí)行任務(wù)數(shù)和已完成任務(wù)數(shù)，來判斷線程池是否已經(jīng)全部執(zhí)行完，如果計(jì)劃執(zhí)行任務(wù)數(shù)=已完成任務(wù)數(shù)，那么線程池的任務(wù)就全部執(zhí)行完了，否則就未執(zhí)行完，具體實(shí)現(xiàn)代碼如下：
/**
* 方法2：getCompletedTaskCount 實(shí)現(xiàn)方式
* 判斷線程池的所有任務(wù)是否執(zhí)行完
*/
private static void isCompletedByTaskCount(ThreadPoolExecutor threadPool) {
while (threadPool.getTaskCount() != threadPool.getCompletedTaskCount()) {
}
}
以上程序執(zhí)行結(jié)果如下：
方法說明
- getTaskCount()：返回計(jì)劃執(zhí)行的任務(wù)總數(shù)。由于任務(wù)和線程的狀態(tài)可能在計(jì)算過程中動(dòng)態(tài)變化，因此返回的值只是一個(gè)近似值。
- getCompletedTaskCount()：返回完成執(zhí)行任務(wù)的總數(shù)。因?yàn)槿蝿?wù)和線程的狀態(tài)可能在計(jì)算過程中動(dòng)態(tài)地改變，所以返回的值只是一個(gè)近似值，但是在連續(xù)的調(diào)用中并不會(huì)減少。
優(yōu)缺點(diǎn)分析
此實(shí)現(xiàn)方法的優(yōu)點(diǎn)是無需關(guān)閉線程池。它的缺點(diǎn)是 getTaskCount() 和 getCompletedTaskCount() 返回的是一個(gè)近似值，因?yàn)榫€程池中的任務(wù)和線程的狀態(tài)可能在計(jì)算過程中動(dòng)態(tài)變化，所以它們兩個(gè)返回的都是一個(gè)近似值。
方法3：CountDownLatch
CountDownLatch 可以理解為一個(gè)計(jì)數(shù)器，我們創(chuàng)建了一個(gè)包含 N 個(gè)任務(wù)的計(jì)數(shù)器，每個(gè)任務(wù)執(zhí)行完計(jì)數(shù)器 -1，直到計(jì)數(shù)器減為 0 時(shí)，說明所有的任務(wù)都執(zhí)行完了，就可以執(zhí)行下一段業(yè)務(wù)的代碼了，它的實(shí)現(xiàn)流程如下圖所示：
具體實(shí)現(xiàn)代碼如下：
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
// 創(chuàng)建線程池
ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(10, 20,
0, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingDeque<>(1024));
final int taskCount = 5; // 任務(wù)總數(shù)
// 單次計(jì)數(shù)器
CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(taskCount); // ①
// 添加任務(wù)
for (int i = 0; i < taskCount; i++) {
final int finalI = i;
threadPool.submit(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
// 隨機(jī)休眠 0-4s
int sleepTime = new Random().nextInt(5);
TimeUnit.SECONDS.sleep(sleepTime);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println(String.format("任務(wù)%d執(zhí)行完成", finalI));
// 線程執(zhí)行完，計(jì)數(shù)器 -1
countDownLatch.countDown(); // ②
}
});
}
// 阻塞等待線程池任務(wù)執(zhí)行完
countDownLatch.await(); // ③
// 線程池執(zhí)行完
System.out.println();
System.out.println("線程池任務(wù)執(zhí)行完成！");代碼說明：以上代碼中標(biāo)識(shí)為 ①、②、③ 的代碼行是核心實(shí)現(xiàn)代碼，其中：① 是聲明一個(gè)包含了 5 個(gè)任務(wù)的計(jì)數(shù)器;② 是每個(gè)任務(wù)執(zhí)行完之后計(jì)數(shù)器 -1;③ 是阻塞等待計(jì)數(shù)器 CountDownLatch 減為 0，表示任務(wù)都執(zhí)行完了，可以執(zhí)行 await 方法后面的業(yè)務(wù)代碼了。
以上程序的執(zhí)行結(jié)果如下：
優(yōu)缺點(diǎn)分析
CountDownLatch 寫法很優(yōu)雅，且無需關(guān)閉線程池，但它的缺點(diǎn)是只能使用一次，CountDownLatch 創(chuàng)建之后不能被重復(fù)使用，也就是說 CountDownLatch 可以理解為只能使用一次的計(jì)數(shù)器。
方法4：CyclicBarrier
CyclicBarrier 和 CountDownLatch 類似，它可以理解為一個(gè)可以重復(fù)使用的循環(huán)計(jì)數(shù)器，CyclicBarrier 可以調(diào)用 reset 方法將自己重置到初始狀態(tài)，CyclicBarrier 具體實(shí)現(xiàn)代碼如下：
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
// 創(chuàng)建線程池
ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(10, 20,
0, TimeUnit.SECONDS, new LinkedBlockingDeque<>(1024));
final int taskCount = 5; // 任務(wù)總數(shù)
// 循環(huán)計(jì)數(shù)器 ①
CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(taskCount, new Runnable() {
@Override
public void run() {
// 線程池執(zhí)行完
System.out.println();
System.out.println("線程池所有任務(wù)已執(zhí)行完！");
}
});
// 添加任務(wù)
for (int i = 0; i < taskCount; i++) {
final int finalI = i;
threadPool.submit(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
// 隨機(jī)休眠 0-4s
int sleepTime = new Random().nextInt(5);
TimeUnit.SECONDS.sleep(sleepTime);
System.out.println(String.format("任務(wù)%d執(zhí)行完成", finalI));
// 線程執(zhí)行完
cyclicBarrier.await(); // ②
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (BrokenBarrierException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});
}
}以上程序的執(zhí)行結(jié)果如下：
方法說明
CyclicBarrier 有 3 個(gè)重要的方法：
構(gòu)造方法：構(gòu)造方法可以傳遞兩個(gè)參數(shù)，參數(shù) 1 是計(jì)數(shù)器的數(shù)量 parties，參數(shù) 2 是計(jì)數(shù)器為 0 時(shí)，也就是任務(wù)都執(zhí)行完之后可以執(zhí)行的事件(方法)。
await 方法：在 CyclicBarrier 上進(jìn)行阻塞等待，當(dāng)調(diào)用此方法時(shí) CyclicBarrier 的內(nèi)部計(jì)數(shù)器會(huì) -1，直到發(fā)生以下情形之一：
- 在 CyclicBarrier 上等待的線程數(shù)量達(dá)到 parties，也就是計(jì)數(shù)器的聲明數(shù)量時(shí)，則所有線程被釋放，繼續(xù)執(zhí)行。
- 當(dāng)前線程被中斷，則拋出 InterruptedException 異常，并停止等待，繼續(xù)執(zhí)行。
- 其他等待的線程被中斷，則當(dāng)前線程拋出 BrokenBarrierException 異常，并停止等待，繼續(xù)執(zhí)行。
- 其他等待的線程超時(shí)，則當(dāng)前線程拋出 BrokenBarrierException 異常，并停止等待，繼續(xù)執(zhí)行。
- 其他線程調(diào)用 CyclicBarrier.reset() 方法，則當(dāng)前線程拋出 BrokenBarrierException 異常，并停止等待，繼續(xù)執(zhí)行。
reset 方法：使得CyclicBarrier回歸初始狀態(tài)，直觀來看它做了兩件事：
如果有正在等待的線程，則會(huì)拋出 BrokenBarrierException 異常，且這些線程停止等待，繼續(xù)執(zhí)行。
將是否破損標(biāo)志位 broken 置為 false。
優(yōu)缺點(diǎn)分析
CyclicBarrier 從設(shè)計(jì)的復(fù)雜度到使用的復(fù)雜度都高于 CountDownLatch，相比于 CountDownLatch 來說它的優(yōu)點(diǎn)是可以重復(fù)使用(只需調(diào)用 reset 就能恢復(fù)到初始狀態(tài))，缺點(diǎn)是使用難度較高。
總結(jié)
我們本文提供 4 種判斷線程池任務(wù)是否執(zhí)行完的方法：
- 使用 isTerminated 方法判斷：通過判斷線程池的完成狀態(tài)來實(shí)現(xiàn)，需要關(guān)閉線程池，一般情況下不建議使用。
- 使用 getCompletedTaskCount 方法判斷：通過計(jì)劃執(zhí)行總?cè)蝿?wù)量和已經(jīng)完成總?cè)蝿?wù)量，來判斷線程池的任務(wù)是否已經(jīng)全部執(zhí)行，如果相等則判定為全部執(zhí)行完成。但因?yàn)榫€程個(gè)體和狀態(tài)都會(huì)發(fā)生改變，所以得到的是一個(gè)大致的值，可能不準(zhǔn)確。
- 使用 CountDownLatch 判斷：相當(dāng)于一個(gè)線程安全的單次計(jì)數(shù)器，使用比較簡單，且不需要關(guān)閉線程池，是比較常用的判斷方法。
- 使用 CyclicBarrier 判斷：相當(dāng)于一個(gè)線程安全的重復(fù)計(jì)數(shù)器，但使用較為復(fù)雜，所以日常項(xiàng)目中使用的較少。
網(wǎng)站名稱：面試突擊：如何判斷線程池已經(jīng)執(zhí)行完所有任務(wù)了？
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