Java线程池主线程等待子线程执行完成
今天讨论一个入门级的话题, 不然没东西更新对不起空间和域名~~
工作总往往会遇到异步去执行某段逻辑, 然后先处理其他事情, 处理完后再把那段逻辑的处理结果进行汇总的产景, 这时候就需要使用线程了.
一个线程启动之后, 是异步的去执行需要执行的内容的, 不会影响主线程的流程, 往往需要让主线程指定后, 等待子线程的完成. 这里有几种方式.
站在 主线程的角度, 我们可以分为主动式和被动式.
主动式指主线主动去检测某个标志位, 判断子线程是否已经完成. 被动式指主线程被动的等待子线程的结束, 很明显, 比较符合人们的胃口. 就是你事情做完了, 你告诉我, 我汇总一下, 哈哈.
那么主线程如何等待子线程工作完成呢. 很简单, Thread 类给我们提供了join 系列的方法, 这些方法的目的就是等待当前线程的die. 举个例子.
public class Threads {
public static void main (String[] args ) {
SubThread thread = new SubThread () ;
thread . start () ;
//主线程处理其他工作,让子线程异步去执行.
mainThreadOtherWork () ;
System . out . println ( “now waiting sub thread done.” ) ;
//主线程其他工作完毕,等待子线程的结束, 调用join系列的方法即可(可以设置超时时间)
try {
thread . join () ;
} catch ( InterruptedException e) {
e . printStackTrace () ;
}
System . out . println ( “now all done.” ) ;
}
private static void mainThreadOtherWork () {
System . out . println ( “main thread work start” ) ;
try {
Thread . sleep ( 3000L ) ;
} catch ( InterruptedException e) {
e . printStackTrace () ;
}
System . out . println ( “main thread work done.” ) ;
}
public static class SubThread extends Thread{
@Override
public void run () {
working () ;
}
private void working () {
System . out . println ( “sub thread start working.” ) ;
busy () ;
System . out . println ( “sub thread stop working.” ) ;
}
private void busy () {
try {
sleep ( 5000L ) ;
} catch ( InterruptedException e) {
e . printStackTrace () ;
}
}
}
}
本程序的数据有可能是如下:
- main thread work start
- sub thread start working.
- main thread work done.
- now waiting sub thread done.
- sub thread stop working.
- now all done.
忽略标号, 当然输出也有可能是1和2调换位置了. 这个我们是无法控制的. 我们看下线程的join操作, 究竟干了什么.
public final void join() throws InterruptedException {
join(0) ;
}
这里是调用了
public final synchronized void join( long millis)
方法, 参数为0, 表示没有超时时间, 等到线程结束为止. join(millis)方法里面有这么一段代码:
while (isAlive()) {
wait(0) ;
}
说明, 当线程处于活跃状态的时候, 会一直等待, 直到这里的isAlive方法返回false, 才会结束.isAlive方法是一个本地方法, 他的作用是判断线程是否已经执行结束. 注释是这么写的:
Tests if this thread is alive. A thread is alive if it has been started and has not yet died.
可见, join系列方法可以帮助我们等待一个子线程的结束.
那么要问, 有没有另外一种方法可以等待子线程结束? 当然有的, 我们可以使用并发包下面的Future模式.
Future是一个任务执行的结果, 他是一个将来时, 即一个任务执行, 立即异步返回一个Future对象, 等到任务结束的时候, 会把值返回给这个future对象里面. 我们可以使用ExecutorService接口来提交一个线程.
public class Threads {
static ExecutorService executorService = Executors . newFixedThreadPool ( 1 ) ;
@SuppressWarnings ( “rawtypes” )
public static void main (String[] args ) throws InterruptedException , ExecutionException {
SubThread thread = new SubThread () ;
// thread.start();
Future future = executorService . submit (thread) ;
mainThreadOtherWork () ;
System . out . println ( “now waiting sub thread done.” ) ;
future . get () ;
// try {
// thread.join();
// } catch (InterruptedException e) {
// e.printStackTrace();
// }
System . out . println ( “now all done.” ) ;
executorService . shutdown () ;
}
private static void mainThreadOtherWork () {
System . out . println ( “main thread work start” ) ;
try {
Thread . sleep ( 3000L ) ;
} catch (InterruptedException e) {
e . printStackTrace () ;
}
System . out . println ( “main thread work done.” ) ;
}
public static class SubThread extends Thread{
@Override
public void run () {
working () ;
}
private void working () {
System . out . println ( “sub thread start working.” ) ;
busy () ;
System . out . println ( “sub thread stop working.” ) ;
}
private void busy () {
try {
sleep ( 5000L ) ;
} catch (InterruptedException e) {
e . printStackTrace () ;
}
}
}
}
这 里, ThreadPoolExecutor 是实现了 ExecutorService的方法, sumbit的过程就是把一个Runnable接口对象包装成一个 Callable接口对象, 然后放到 workQueue里等待调度执行. 当然, 执行的启动也是调用了thread的start来做到的, 只不过这里被包装掉了. 另外, 这里的thread是会被重复利用的, 所以这里要退出主线程, 需要执行以下shutdown方法以示退出使用线程池. 扯远了.
这 种方法是得益于Callable接口和Future模式, 调用future接口的get方法, 会同步等待该future执行结束, 然后获取到结果. Callbale接口的接口方法是 V call(); 是可以有返回结果的, 而Runnable的 void run(), 是没有返回结果的. 所以, 这里即使被包装成Callbale接口, future.get返回的结果也是null的.如果需要得到返回结果, 建议使用Callable接口.
通过队列来控制线程的进度, 是很好的一个理念. 我们完全可以自己搞个队列, 自己控制. 这样也可以实现. 不信看代码:
public class Threads {
// static ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(1);
static final BlockingQueue < Integer > queue = new ArrayBlockingQueue < Integer > ( 1 ) ;
public static void main (String[] args ) throws InterruptedException , ExecutionException {
SubThread thread = new SubThread ( queue ) ;
thread . start () ;
// Future future = executorService.submit(thread);
mainThreadOtherWork () ;
System . out . println ( “now waiting sub thread done.” ) ;
// future.get();
queue . take () ;
// try {
// thread.join();
// } catch (InterruptedException e) {
// e.printStackTrace();
// }
System . out . println ( “now all done.” ) ;
// executorService.shutdown();
}
private static void mainThreadOtherWork () {
System . out . println ( “main thread work start” ) ;
try {
Thread . sleep ( 3000L ) ;
} catch (InterruptedException e) {
e . printStackTrace () ;
}
System . out . println ( “main thread work done.” ) ;
}
public static class SubThread extends Thread{
private BlockingQueue < Integer > queue ;
/**
* @param queue
*/
public SubThread ( BlockingQueue < Integer > queue ) {
this . queue = queue ;
}
@Override
public void run () {
try {
working () ;
} finally {
try {
queue . put ( 1 ) ;
} catch (InterruptedException e) {
e . printStackTrace () ;
}
}
}
private void working () {
System . out . println ( “sub thread start working.” ) ;
busy () ;
System . out . println ( “sub thread stop working.” ) ;
}
private void busy () {
try {
sleep ( 5000L ) ;
} catch (InterruptedException e) {
e . printStackTrace () ;
}
}
}
}
这 里是得益于我们用了一个阻塞队列, 他的put操作和take操作都会阻塞(同步), 在满足条件的情况下.当我们调用take()方法是, 由于子线程还没结束, 队列是空的, 所以这里的take操作会阻塞, 直到子线程结束的时候, 往队列里面put了个元素, 表明自己结束了. 这时候主线程的take()就会返回他拿到的数据. 当然, 他拿到什么我们是不必去关心的.
以上几种情况都是针对子线程只有1个的时候. 当子线程有多个的时候, 情况就不妙了.
第一种方法, 你要调用很多个线程的join, 特别是当你的线程不是for循环创建的, 而是一个一个创建的时候.
第二种方法, 要调用很多的future的get方法, 同第一种方法.
第三种方法, 比较方便一些, 只需要每个线程都在queue里面 put一个元素就好了.但是, 第三种方法, 这个队列里的对象, 对我们是毫无用处, 我们为了使用队列, 而要不明不白浪费一些内存, 那有没有更好的办法呢?
有的, concurrency包里面提供了好多有用的东东, 其中, CountDownLanch就是我们要用的.
CountDownLanch 是一个倒数计数器, 给一个初始值(>=0), 然后没countDown一次就会减1, 这很符合等待多个子线程结束的产景: 一个线程结束的时候, countDown一次, 直到所有都countDown了 , 那么所有子线程就都结束了.
先看看CountDownLanch有哪些方法:
await: 会阻塞等待计数器减少到0位置. 带参数的await是多了等待时间.
countDown: 将当前的技术减1
getCount(): 返回当前的计数
显而易见, 我们只需要在子线程执行之前, 赋予初始化countDownLanch, 并赋予线程数量为初始值.
每个线程执行完毕的时候, 就countDown一下.主线程只需要调用await方法, 可以等待所有子线程执行结束, 看代码:
public class Threads {
// static ExecutorService executorService = Executors.newFixedThreadPool(1);
static final BlockingQueue < Integer > queue = new ArrayBlockingQueue < Integer > ( 1 ) ;
public static void main (String[] args ) throws InterruptedException , ExecutionException {
int threads = 5 ;
CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch (threads) ;
for ( int i = 0 ; i < threads ; i ++ ){
SubThread thread = new SubThread ( 2000 * (i + 1 ) , countDownLatch) ;
thread . start () ;
}
// Future future = executorService.submit(thread);
mainThreadOtherWork () ;
System . out . println ( “now waiting sub thread done.” ) ;
// future.get();
// queue.take();
countDownLatch . await () ;
// try {
// thread.join();
// } catch (InterruptedException e) {
// e.printStackTrace();
// }
System . out . println ( “now all done.” ) ;
// executorService.shutdown();
}
private static void mainThreadOtherWork () {
System . out . println ( “main thread work start” ) ;
try {
Thread . sleep ( 3000L ) ;
} catch (InterruptedException e) {
e . printStackTrace () ;
}
System . out . println ( “main thread work done.” ) ;
}
public static class SubThread extends Thread{
// private BlockingQueue<Integer> queue;
private CountDownLatch countDownLatch ;
private long work ;
/**
* @param queue
*/
// public SubThread(BlockingQueue<Integer> queue) {
// this.queue = queue;
// this.work = 5000L;
// }
public SubThread ( long work , CountDownLatch countDownLatch ) {
// this.queue = queue;
this . countDownLatch = countDownLatch ;
this . work = work ;
}
@Override
public void run () {
try {
working () ;
} finally {
// try {
// queue.put(1);
// } catch (InterruptedException e) {
// e.printStackTrace();
// }
countDownLatch . countDown () ;
}
}
private void working () {
System . out . println ( getName () + ” sub thread start working.” ) ;
busy () ;
System . out . println ( getName () + ” sub thread stop working.” ) ;
}
private void busy () {
try {
sleep ( work ) ;
} catch (InterruptedException e) {
e . printStackTrace () ;
}
}
}
}
此种方法也适用于使用 ExecutorService summit 的任务的执行.
另外还有一个并发包的类CyclicBarrier, 这个是(子)线程之间的互相等待的利器. 栅栏, 就是把大家都在一个地方堵住, 就像水闸, 等大家都完成了之前的操作, 在一起继续下面的操作. 不过就不再本篇的讨论访问内了.
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