多任务并发：如何判断线程池中的任务都已经执行完毕？
前言：
多线程并发，我们往往采用线程池来管理并发的线程。但是，我们往往有这样的需要：要求在线程池中的任务都完成后才能执行后续的任务，或者需要任务都完成后释放资源或向数据库写入状态。这些都需要我们判断线程池的任务是否都已经完成。
判断线程池中的任务是否全部完成，方式有不少，这里我来整理一下。
一、使用线程池的原生函数 isTerminated();
优点：操作简便；
缺点：需要主线程阻塞；
executor 提供一个原生函数 isTerminated() 来判断线程池中的任务是否全部完成。全部完成返回 true，否则返回 false。
栗子：
package my.thread.test;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
class AnyTask implements Runnable{
public void run() {
try {
Thread.sleep(3000);
System.out.println("普通任务执行执行完毕！");
}catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
class EndTask {
public void taskRun() {
try {
System.out.println("开始执行最终任务");
}catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
public class TeminatedTest {
public static void main(String[] args) {
try {
ExecutorService exector = Executors.newFixedThreadPool(7);
for(int i =0;i<10;i++) {
AnyTask anyTask = new AnyTask();
exector.execute(anyTask);
}
exector.shutdown();
while(true) {
if(exector.isTerminated()) {
EndTask endTask = new EndTask();
endTask.taskRun();
break;
}else {
Thread.sleep(3000);
}
}
}catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
操作很方便，但要求主线程阻塞，这样对接口化编程很不友好。
二、使用 CountDownLatch：
优点：操作相对简便，可以把等待线程池中任务完成后的后续工作做成任务，同样放到线程池中运行，简单来说，就是可以控制线程池中任务执行的顺序。
缺点：
（1）需要提前知道任务的数量。
（2）大规模任务下影响并发的性能（可能）
原理：其工作原理是赋给 CountDownLatch 一个计数值，普通的任务执行完毕后，调用 countDown()执行计数值减一。最后执行的任务在调用方法的开始调用 await() 方法，这样整个任务会阻塞，直到这个计数值（Count）为零，才会继续执行。
栗子：
package my.thread.test;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
class AnyTask implements Runnable{
private CountDownLatch endTaskLatch;
public AnyTask(CountDownLatch latch) {
this.endTaskLatch = latch;
}
public void run() {
try {
Thread.sleep(10000);
System.out.println("普通任务执行执行完毕！");
endTaskLatch.countDown();
System.out.println(endTaskLatch.getCount());
}catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
class EndTask implements Runnable{
private CountDownLatch endTaskLatch;
EndTask(CountDownLatch latch) {
this.endTaskLatch =latch;
}
public void run() {
try {
endTaskLatch.await();
System.out.println("开始执行最终任务");
System.out.println(endTaskLatch.getCount());
}catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
public class CountDownLatchTest {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService exector = Executors.newFixedThreadPool(7);
CountDownLatch TaskLatch = new CountDownLatch(10);
EndTask endTask = new EndTask(TaskLatch);
exector.execute(endTask);
for(int i=0;i<10;i++) {
exector.execute(new AnyTask(TaskLatch));
}
System.out.println("主线程已经执行完了");
}
}
根据打印结果我们可以清楚的看到你，endTask 等待所有的 AnyTask 执行完毕才继续执行，否则会一直阻塞下去。
当然，我们也可以使用 await() 一直阻塞。在主线程调用即可。
三、维持一个公共计数：
第三种方式，实行起来基本上和 CountDownLatch 的原理差不多。
所有的普通任务维持一个 static 的计数器，当任务完成时计数器加一（这里要用锁），当计数器的值等于任务数时，这时所有的任务已经执行完毕了，这时 endTask 就会自动执行。
所有的任务，包括 endTask 都可以放到线程池中，当普通任务未执行完毕时，如果 endTask 开始执行，也会一直阻塞等待，直到公共计数等于等于任务数。
优点：灵活、可控
缺点：需要预知运算的任务数、操作相对有点繁琐
栗子：
package my.thread.test;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
class AnyTask implements Runnable{
public static int taskNum = 0;
private Lock lock = new ReentrantLock();
public void run() {
try {
Thread.sleep(3000);
System.out.println("普通任务执行执行完毕！");
lock.lock();
AnyTask.taskNum++;
lock.unlock();
}catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
class EndTask implements Runnable{
private int tnum = 0;
public EndTask(int tnum) {
this.tnum = tnum;
}
public void run() {
try {
while(true) {
if(tnum==AnyTask.taskNum) {
System.out.println("开始执行最终任务");
break;
}else {
System.out.println("线程池的任务没有完成，等待。。。");
Thread.sleep(3000);
}
}
}catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
public class JishuTest {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService exector = Executors.newFixedThreadPool(7);
int taskNum = 10;
for(int i=0;i<taskNum;i++) {
AnyTask anyTask = new AnyTask();
exector.execute(anyTask);
}
EndTask endTask = new EndTask(taskNum);
exector.execute(endTask);
exector.shutdown();
}
}
四、submit 向线程池提交任务，Future 判断任务执行状态：
使用 submit 向线程池提交任务与 execute 提交不同，submit 会有 Future 类型的返回值。通过返回返回值可以用于判断线程任务的执行状态。
举例：
package com.thread;
import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;
import java.util.concurrent.Future;
public class Test {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService exector = Executors.newFixedThreadPool(7);
Future<?> future = exector.submit(new Runnable(){
@Override
public void run() {
int i = 5;
while(i>=0) {
try {
System.out.println("正在执行线程！i="+i);
Thread.sleep(10000);
i--;
}catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
});
while(true) {
if(future.isDone()) {
break;
}
System.out.println("主线程等待...");
try {
Thread.sleep(5000);
}catch(Exception e) {
e.printStackTrace();
}
}
System.out.println("主线程已经执行完了");
}
}
打印日志：
主线程等待...
正在执行线程！i=5
主线程等待...
主线程等待...
正在执行线程！i=4
主线程等待...
正在执行线程！i=3
主线程等待...
主线程等待...
正在执行线程！i=2
主线程等待...
主线程等待...
正在执行线程！i=1
主线程等待...
主线程等待...
正在执行线程！i=0
主线程等待...
主线程等待...
主线程已经执行完了
五、通过 CountDownLatch 来判断
public class CountDownLatchApproach {
public static void main(String[] args) throws IOException, InterruptedException {
final int nThreads = 10;
final CountDownLatch endGate = new CountDownLatch(nThreads);
final File stream = new File("c:\\temp\\stonefeng\\stream.txt");
final OutputStream os = new FileOutputStream(stream);
final OutputStreamWriter writer = new OutputStreamWriter(os);
ExecutorService exec = Executors.newCachedThreadPool();
for (int i = 0; i < nThreads; i++) {
final int num = i;
Runnable task = new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
writer.write(String.valueOf(num)+"\n");
} catch (IOException e) {
e.printStackTrace();
} finally {
endGate.countDown();
}
}
};
exec.submit(task);
}
endGate.await();
writer.write("---END---\n");
writer.close();
}
}