java多线程CountDownLatch与线程池ThreadPoolExecutor/ExecutorService案例

我不是女神ヾ 2022-10-30 11:26 251阅读 0赞

1、CountDownLatch：  
一个同步工具类，它允许一个或多个线程一直等待，直到其他线程的操作执行完后再执行。

2、ThreadPoolExecutor/ExecutorService：  
线程池，使用线程池可以复用线程，降低频繁创建线程造成的性能消耗，同时对线程的创建、启动、停止、销毁等操作更简便。

3、使用场景举例：  
年末公司组织团建，要求每一位员工周六上午8点到公司门口集合，统一乘坐公司所租大巴前往目的地。

在这个案例中，公司作为主线程，员工作为子线程。

4、代码示例：  
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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 创建时间：2017年1月25日 上午10:59:11  
\* @Description:  
\*/  
public class Company \{  
public static void main(String\[\] args) throws InterruptedException \{  
//员工数量  
int count = 5;  
//创建计数器  
//构造参数传入的数量值代表的是latch.countDown()调用的次数  
CountDownLatch latch = new CountDownLatch(count);  
//创建线程池，可以通过以下方式创建  
//ThreadPoolExecutor threadPool = new ThreadPoolExecutor(1,1,60,TimeUnit.SECONDS,new LinkedBlockingQueue<Runnable>(count));  
ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(count);  
System.out.println("公司发送通知，每一位员工在周六早上8点到公司大门口集合");  
for(int i =0;i<count ;i++)\{  
//将子线程添加进线程池执行  
Thread.sleep(10);  
threadPool.execute(new Employee(latch,i+1));  
\}  
try \{  
//阻塞当前线程，直到所有员工到达公司大门口之后才执行  
latch.await();  
// 使当前线程在锁存器倒计数至零之前一直等待，除非线程被中断或超出了指定的等待时间。  
//latch.await(long timeout, TimeUnit unit)  
System.out.println("所有员工已经到达公司大门口，大巴车发动，前往活动目的地。");  
\} catch (InterruptedException e) \{  
e.printStackTrace();  
\}finally\{  
//最后关闭线程池，但执行以前提交的任务，不接受新任务  
threadPool.shutdown();  
//关闭线程池，停止所有正在执行的活动任务，暂停处理正在等待的任务，并返回等待执行的任务列表。  
//threadPool.shutdownNow();  
\}  
\}  
\}  
//分布式工作线程  
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("员工："+employeeIndex+"，正在前往公司大门口集合...");  
Thread.sleep(10);  
System.out.println("员工："+employeeIndex+"，已到达。");  
\} catch (Exception e) \{  
e.printStackTrace();  
\}finally\{  
//当前计算工作已结束，计数器减一  
latch.countDown();  
try \{  
Thread.sleep(10);  
\} catch (InterruptedException e) \{  
e.printStackTrace();  
\}  
//执行coutDown()之后，继续执行自己的工作，不受主线程的影响  
System.out.println("员工："+employeeIndex+"，吃饭、喝水、拍照。");  
\}  
\}  
\}  
打印输出结果如下：

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公司发送通知，每一位员工在周六早上8点到公司大门口集合  
员工：1，正在前往公司大门口集合...  
员工：1，已到达。  
员工：2，正在前往公司大门口集合...  
员工：2，已到达。  
员工：1，吃饭、喝水、拍照。  
员工：3，正在前往公司大门口集合...  
员工：2，吃饭、喝水、拍照。  
员工：3，已到达。  
员工：4，正在前往公司大门口集合...  
员工：3，吃饭、喝水、拍照。  
员工：4，已到达。  
员工：5，正在前往公司大门口集合...  
员工：4，吃饭、喝水、拍照。  
员工：5，已到达。  
所有员工已经到达公司大门口，大巴车发动，前往活动目的地。  
员工：5，吃饭、喝水、拍照。  
注意：  
每一个员工到达之后，执行countDown()方法，直到所有员工到达之后，计数器为0，主线程才会继续执行。

但子线程执行了countDown()方法，之后会继续自己的工作，比如上面的【吃饭、喝水、拍照】，是不受主线程是否阻塞、其它线程是否已经执行countDown()方法的影响的。

5、CountDownLatch与CyclicBarrier的对比可以看：  
java多线程CyclicBarrier使用示例，让线程起步走

补充：CountDownLatch踩过的坑

线上生产环境dubbo报线程池满了，经过一天排查锁定在开三个线程计算最后合并数据的步骤中。简单描述下该步骤线程开三个 调用三个不同的方法 使用countdownlatch 计数器等待三个方法全部执行完成 合并数据。

但是由于其中一个方法调用第三方接口，接口返回异常导致转换数据报错。导致其中一个方法未正常完成。

举例demo：

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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) \{  
//异常处理  
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("三个执行线程结束");  
\} catch (InterruptedException e) \{  
e.printStackTrace();  
System.out.println("执行线程异常");  
\}  
finally \{  
executorService.shutdown();  
System.out.println("执行线程关闭");  
\}  
\}  
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");  
\}

方法一抛出异常，但是没有做异常处理导致不会执行线程关闭步骤，是不是和想象中不一样，一开始我也是懵，看了一下CountDownLatch原理就很好理解了，

“CountDownLatch是通过一个计数器来实现的，计数器的初始化值为线程的数量。每当一个线程完成了自己的任务后，计数器的值就相应得减1。当计数器到达0时，表示所有的线程都已完成任务，然后在闭锁上等待的线程就可以恢复执行任务。”【1】

举一个现实中例子就是：CountDownLatch 就像跑步比赛中的裁判，三个方法就是就是三位运动员，运动员2,3都已经到达终点，但是运动员1摔倒了，动不了。裁判员只看到两位运动员到达终点不能宣布比赛结束，所以一直等。。。

就像这样的场景导致线上service执行线程阻塞，接口调用次数累计导致dubbo线程满了（跟dubbo线程模型有关，有时间具体谈谈这一点）

知道原因了，就要考虑怎么修改  
比赛不能无限期等，所以比赛必须在有限时间内结束，所以使用

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public boolean await(long timeout, TimeUnit unit)  
throws InterruptedException \{  
return sync.tryAcquireSharedNanos(1, unit.toNanos(timeout));  
\}  
线程内部也许要增加异常处理

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executorService.execute(new Runnable() \{  
@Override  
public void run() \{  
try \{  
function1();  
\} catch (Exception e) \{  
//异常处理  
e.printStackTrace();  
\}  
finally \{  
cdl.countDown();  
\}  
// function1();  
\}  
\});  
修改后demo  
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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) \{  
//异常处理  
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("三个执行线程结束");  
\} catch (InterruptedException e) \{  
e.printStackTrace();  
System.out.println("执行线程异常");  
\}  
finally \{  
executorService.shutdown();  
System.out.println("执行线程关闭");  
\}  
\}  
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");  
\}