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Java中如何判斷線程池任務(wù)已執(zhí)行完成

更新時(shí)間：2022年05月10日 10:01:55 作者：??Java中文社群????

這篇文章主要介紹了Java中如何判斷線程池任務(wù)已執(zhí)行完成，文章圍繞主題展開(kāi)詳細(xì)相關(guān)資料，具有一定的參考價(jià)值需要的小伙伴可以參考以參考一下

很多場(chǎng)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(lái)說(shuō)，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(lái)我們一個(gè)一個(gè)來(lái)看。

不判斷的問(wèn)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(wèn)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(wèn)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(méi)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(wèn)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(méi)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(lái)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(méi)辦法使用終止?fàn)顟B(tài)來(lái)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(méi)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(shuō)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(guò)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(lái)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(shuō)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(guò)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(guò)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(wú)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(guò)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(shuō)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(shuō)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(xiě)法很優(yōu)雅，且無(wú)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(shuō) 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(shuō)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(lái)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(lái)說(shuō)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(guò)判斷線程池的完成狀態(tài)來(lái)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(guò)計(jì)劃執(zhí)行總?cè)蝿?wù)量和已經(jīng)完成總?cè)蝿?wù)量，來(lái)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(jiǎn)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。

到此這篇關(guān)于Java中如何判斷線程池任務(wù)已執(zhí)行完成的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java線程池任務(wù)執(zhí)行內(nèi)容請(qǐng)搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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