java多線程CountDownLatch與線程池ThreadPoolExecutor/ExecutorService案例

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1、CountDownLatch：

一個同步工具類，它允許一個或多個線程一直等待，直到其他線程的操作執行完後再執行。

2、ThreadPoolExecutor/ExecutorService：

線程池，使用線程池可以復用線程，降低頻繁創建線程造成的性能消耗，同時對線程的創建、啟動、停止、銷毀等操作更簡便。

3、使用場景舉例：

年末公司組織團建，要求每一位員工周六上午8點到公司門口集合，統一乘坐公司所租大巴前往目的地。

在這個案例中，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 創建時間：2017年1月25日 上午10:59:11 
 * @Description: 
 */
public class Company {
 public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
  //員工數量
  int count = 5;
  //創建計數器
  //構造參數傳入的數量值代表的是latch.countDown()調用的次數
  CountDownLatch latch = new CountDownLatch(count);
  //創建線程池，可以通過以下方式創建
  //ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(1,1,60,TimeUnit.SECONDS,new LinkedBlockingQueue<Runnable>(count));
  ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(count);
  System.out.println("公司發送通知，每一位員工在周六早上8點到公司大門口集合");
  for(int i =0;i<count ;i++){
   //將子線程添加進線程池執行
   Thread.sleep(10);
   threadPool.execute(new Employee(latch,i+1));
  }
  try {
   //阻塞當前線程，直到所有員工到達公司大門口之後才執行
   latch.await();
   // 使當前線程在鎖存器倒計數至零之前一直等待，除非線程被中斷或超出瞭指定的等待時間。
   //latch.await(long timeout, TimeUnit unit)
   System.out.println("所有員工已經到達公司大門口，大巴車發動，前往活動目的地。");
  } catch (InterruptedException e) {
   e.printStackTrace();
  }finally{
   //最後關閉線程池，但執行以前提交的任務，不接受新任務
   threadPool.shutdown();
   //關閉線程池，停止所有正在執行的活動任務，暫停處理正在等待的任務，並返回等待執行的任務列表。
   //threadPool.shutdownNow();
  }
 }
}
//分佈式工作線程
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。");
  } catch (Exception e) {
   e.printStackTrace();
  }finally{
   //當前計算工作已結束，計數器減一
   latch.countDown(); 
   try {
    Thread.sleep(10);
   } catch (InterruptedException e) {
    e.printStackTrace();
   }
   //執行coutDown()之後，繼續執行自己的工作，不受主線程的影響
   System.out.println("員工："+employeeIndex+"，吃飯、喝水、拍照。");
  }
 }
}

打印輸出結果如下：

公司發送通知，每一位員工在周六早上8點到公司大門口集合
員工：1，正在前往公司大門口集合...
員工：1，已到達。
員工：2，正在前往公司大門口集合...
員工：2，已到達。
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。
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。
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。
所有員工已經到達公司大門口，大巴車發動，前往活動目的地。
員工：5，吃飯、喝水、拍照。

註意：

每一個員工到達之後，執行countDown()方法，直到所有員工到達之後，計數器為0，主線程才會繼續執行。

但子線程執行瞭countDown()方法，之後會繼續自己的工作，比如上面的【吃飯、喝水、拍照】，是不受主線程是否阻塞、其它線程是否已經執行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

補充：CountDownLatch踩過的坑

線上生產環境dubbo報線程池滿瞭，經過一天排查鎖定在開三個線程計算最後合並數據的步驟中。簡單描述下該步驟線程開三個 調用三個不同的方法 使用countdownlatch 計數器等待三個方法全部執行完成 合並數據。

但是由於其中一個方法調用第三方接口，接口返回異常導致轉換數據報錯。導致其中一個方法未正常完成。

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("三個執行線程結束");
 } catch (InterruptedException e) {
  e.printStackTrace();
  System.out.println("執行線程異常");
 }
 finally {
  executorService.shutdown();
  System.out.println("執行線程關閉");
 }
}
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致不會執行線程關閉步驟，是不是和想象中不一樣，一開始我也是懵，看瞭一下CountDownLatch原理就很好理解瞭，

“CountDownLatch是通過一個計數器來實現的，計數器的初始化值為線程的數量。每當一個線程完成瞭自己的任務後，計數器的值就相應得減1。當計數器到達0時，表示所有的線程都已完成任務，然後在閉鎖上等待的線程就可以恢復執行任務。”【1】

舉一個現實中例子就是：CountDownLatch 就像跑步比賽中的裁判，三個方法就是就是三位運動員，運動員2,3都已經到達終點，但是運動員1摔倒瞭，動不瞭。裁判員隻看到兩位運動員到達終點不能宣佈比賽結束，所以一直等。。。

就像這樣的場景導致線上service執行線程阻塞，接口調用次數累計導致dubbo線程滿瞭（跟dubbo線程模型有關，有時間具體談談這一點）

知道原因瞭，就要考慮怎麼修改

比賽不能無限期等，所以比賽必須在有限時間內結束，所以使用

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

線程內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();
 }
});

修改後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("三個執行線程結束");
 } catch (InterruptedException e) {
  e.printStackTrace();
  System.out.println("執行線程異常");
 }
 finally {
  executorService.shutdown();
  System.out.println("執行線程關閉");
 }
}
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");
}

執行結果

大傢結合自己的現實使用修改，爬過瞭使用坑，記錄下分享下 ，希望能對別人有用

以上為個人經驗，希望能給大傢一個參考，也希望大傢多多支持WalkonNet。如有錯誤或未考慮完全的地方，望不吝賜教。

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