多线程001 - 主线程等待子线程结束

桃扇骨 2021-09-25 15:54 360阅读 0赞

在很多时候，我们期望实现这么一种功能：在主线程中启动一些子线程，等待所有子线程执行结束后，主线程再继续执行。比如：老板分配任务，众多工人开始工作，等所有工人完成工作后，老板进行检查。

解决方法分析：

1.  主线程通过join等待所有子线程完成后，继续执行；
2.  主线程知道子线程的数量、未完成子线程数量，主线程等待所有子线程完成后，才继续执行。

# 通过join实现 #

第一种方式，可以直接调用Java API中关于线程的join方法等待该线程终止，可以直接实现。

每个工人都是一个线程，其run方法是工作的实现，每个工人通过名字进行区分，具体代码如下：

package howe.demo.thread.join;
    
    
    import java.util.Random;
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    
    
    /**
     * @author liuxinghao
     * @version 1.0 Created on 2014年9月12日
     */
    public class Worker extends Thread {
        private String workerName;
    
    
        public Worker(String workerName) {
            this.workerName = workerName;
        }
    
    
        /**
         * @see java.lang.Thread#run()
         */
        @Override
        public void run() {
            System.out.println(this.workerName + "正在干活...");
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(new Random().nextInt(10));
            } catch (InterruptedException e) {
            }
            System.out.println(this.workerName + "活干完了！");
        }
    
    
        public String getWorkerName() {
            return workerName;
        }
    }

老板招收工人，然后安排工人工作，之后等待工人工作完，检查工人的工作成果（资本家啊。。。），具体代码如下：

package howe.demo.thread.join;
    
    
    import java.util.List;
    
    
    /**
     * @author liuxinghao
     * @version 1.0 Created on 2014年9月12日
     */
    public class Boss {
        private List<Worker> workers;
    
    
        public Boss(List<Worker> workers) {
            System.out.println("老板招收工人。");
            this.workers = workers;
        }
    
    
        public void work() {
            System.out.println("老板开始安排工人工作...");
            for (Worker worker : workers) {
                System.out.println("老板安排" + worker.getWorkerName() + "的工作");
                worker.start();
            }
            System.out.println("老板安排工作结束...");
    
    
            System.out.println("老板正在等所有的工人干完活......");
            for (Worker w : workers) {
                try {
                    w.join();
                } catch (InterruptedException e) {
                }
            }
            System.out.println("工人活都干完了，老板开始检查了！");
        }
    }

现在写main方法进行测试：

package howe.demo.thread.join;
    
    
    import java.util.ArrayList;
    import java.util.List;
    
    
    /**
     * @author liuxinghao
     * @version 1.0 Created on 2014年9月12日
     */
    public class JoinDemo {
        public static void main(String[] args) {
            Worker w1 = new Worker("张三");
            Worker w2 = new Worker("李四");
            Worker w3 = new Worker("王五");
    
    
            List<Worker> workers = new ArrayList<Worker>();
            workers.add(w1);
            workers.add(w2);
            workers.add(w3);
    
    
            Boss boss = new Boss(workers);
            boss.work();
    
    
            System.out.println("main方法结束");
        }
    }

执行结果为：

老板招收工人。
    老板开始安排工人工作...
    老板安排张三的工作
    老板安排李四的工作
    张三正在干活...
    老板安排王五的工作
    李四正在干活...
    老板安排工作结束...
    老板正在等所有的工人干完活......
    王五正在干活...
    王五活干完了！
    张三活干完了！
    李四活干完了！
    工人活都干完了，老板开始检查了！
    main方法结束

# 通过计数器实现 #

第二种方式可以自己实现一种计数器，用于统计子线程总数、未完成线程数，当未完成线程数大约0，主线程等待；当未完成线程数等于0，主线程继续执行。

当然，既然我们现在想到这种方式，Java API的团队当然也会想到，JDK 1.5提供了CountDownLatch用于实现上述方法。

于是对上述的工人方法进行修改：

package howe.demo.thread.cdl;
    
    
    import java.util.Random;
    import java.util.concurrent.CountDownLatch;
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    
    
    /**
     * @author liuxinghao
     * @version 1.0 Created on 2014-9-12
     */
    public class Worker extends Thread {
        private CountDownLatch downLatch;
        private String workerName;
    
    
        public Worker(CountDownLatch downLatch, String workerName) {
            this.downLatch = downLatch;
            this.workerName = workerName;
        }
    
    
        public void run() {
            System.out.println(this.workerName + "正在干活...");
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(new Random().nextInt(10));
            } catch (InterruptedException ie) {
            }
            System.out.println(this.workerName + "活干完了！");
            this.downLatch.countDown();
        }
    
    
        public String getWorkerName() {
            return workerName;
        }
    }

latch.countDown()，是用于在子线程执行结束后计数器减一，即未完成子线程数减一。

老板类也得做出相应的修改：

package howe.demo.thread.cdl;
    
    
    import java.util.List;
    import java.util.concurrent.CountDownLatch;
    
    
    /**
     * @author liuxinghao
     * @version 1.0 Created on 2014-9-12
     */
    public class Boss {
        private List<Worker> workers;
        private CountDownLatch downLatch;
    
    
        public Boss(List<Worker> workers, CountDownLatch downLatch) {
            this.workers = workers;
            this.downLatch = downLatch;
        }
    
    
        public void work() {
            System.out.println("老板开始安排工人工作...");
            for (Worker worker : workers) {
                System.out.println("老板安排" + worker.getWorkerName() + "的工作");
                worker.start();
            }
            System.out.println("老板安排工作结束...");
    
    
            System.out.println("老板正在等所有的工人干完活......");
            try {
                this.downLatch.await();
            } catch (InterruptedException e) {
            }
            System.out.println("工人活都干完了，老板开始检查了！");
        }
    
    
    }

latch.await()，是等待子线程结束。

编写main方法进行验证：

package howe.demo.thread.cdl;
    
    
    import java.util.ArrayList;
    import java.util.List;
    import java.util.concurrent.CountDownLatch;
    
    
    /**
     * @author liuxinghao
     * @version 1.0 Created on 2014年9月15日
     */
    public class CountDownLatchDemo {
        public static void main(String[] args) {
            CountDownLatch latch = new CountDownLatch(3);
    
    
            Worker w1 = new Worker(latch, "张三");
            Worker w2 = new Worker(latch, "李四");
            Worker w3 = new Worker(latch, "王五");
    
    
            List<Worker> workers = new ArrayList<Worker>();
            workers.add(w1);
            workers.add(w2);
            workers.add(w3);
    
    
            Boss boss = new Boss(workers, latch);
    
    
            boss.work();
    
    
            System.out.println("main方法结束");
        }
    }

执行结果为：

老板开始安排工人工作...
    老板安排张三的工作
    老板安排李四的工作
    张三正在干活...
    老板安排王五的工作
    李四正在干活...
    老板安排工作结束...
    老板正在等所有的工人干完活......
    王五正在干活...
    王五活干完了！
    李四活干完了！
    张三活干完了！
    工人活都干完了，老板开始检查了！
    main方法结束

# 使用循环栅栏CyclicBarrier实现 #

还有一种实现，这种方式不会阻塞主线程，但是会监听所有子线程结束。此处在上述的工人老板的场景中使用的话，代码如下：

工人类：

package howe.demo.thread.cyclicbarrier;
    
    
    import java.util.Random;
    import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
    import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
    import java.util.concurrent.TimeUnit;
    
    
    /**
     * @author liuxinghao
     * @version 1.0 Created on 2014年9月12日
     */
    public class Worker extends Thread {
        private String workerName;
        private CyclicBarrier barrier;
    
    
        public Worker(String workerName, CyclicBarrier barrier) {
            this.workerName = workerName;
            this.barrier = barrier;
        }
    
    
        @Override
        public void run() {
            System.out.println(this.workerName + "正在干活...");
            try {
                TimeUnit.SECONDS.sleep(new Random().nextInt(10));
            } catch (InterruptedException e) {
            }
            System.out.println(this.workerName + "活干完了！");
    
    
            try {
                barrier.await();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } catch (BrokenBarrierException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    
    
        public String getWorkerName() {
            return workerName;
        }
    }

老板类：

package howe.demo.thread.cyclicbarrier;
    
    
    import java.util.List;
    
    
    /**
     * @author liuxinghao
     * @version 1.0 Created on 2014-9-12
     */
    public class Boss {
        private List<Worker> workers;
    
    
        public Boss(List<Worker> workers) {
            this.workers = workers;
        }
    
    
        public void work() {
            System.out.println("老板开始安排工人工作...");
            for (Worker worker : workers) {
                System.out.println("老板安排" + worker.getWorkerName() + "的工作");
                worker.start();
            }
            System.out.println("老板安排工作结束...");
    
    
            System.out.println("老板正在等所有的工人干完活......");
        }
    
    
    }

main方法测试：

package howe.demo.thread.cyclicbarrier;
    
    
    import java.util.ArrayList;
    import java.util.List;
    import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
    
    
    /**
     * @author liuxinghao
     * @version 1.0 Created on 2014年9月15日
     */
    public class CyclicBarrierDemo {
        public static void main(String[] args) {
            CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(3, new Runnable() {
                @Override
                public void run() {
                    System.out.println("工人活都干完了，老板开始检查了！");
                }
            });
    
    
            Worker w1 = new Worker("张三", barrier);
            Worker w2 = new Worker("李四", barrier);
            Worker w3 = new Worker("王五", barrier);
    
    
            List<Worker> workers = new ArrayList<Worker>();
            workers.add(w1);
            workers.add(w2);
            workers.add(w3);
    
    
            Boss boss = new Boss(workers);
            boss.work();
    
    
            System.out.println("main方法结束");
        }
    }

执行结果为：

老板开始安排工人工作...
    老板安排张三的工作
    老板安排李四的工作
    张三正在干活...
    老板安排王五的工作
    李四正在干活...
    老板安排工作结束...
    老板正在等所有的工人干完活......
    王五正在干活...
    main方法结束
    李四活干完了！
    王五活干完了！
    张三活干完了！
    工人活都干完了，老板开始检查了！

通过结果分析可以很清楚的看出，boss对象的work方法执行结束后，main方法即开始执行。（此处“老板正在等所有的工人干完活......”打印之后是“王五正在干活...”，然后才是“main方法结束”，是因为对于cpu的抢占，甚至有一定的概率是“main方法结束”会在最后打印。）

假设有这么一个功能，我们需要向数据库批量写入一些记录，然后记录这个操作使用的时间，但是我们又不想影响其他操作（即不想阻塞主线程），这个时候CyclicBarrier就派上用场了。