线程池和CountDownLatch结合使用详解
一、CountDownLatch 初始
CountDownLatch 中 count down 是倒数的意思，latch 则是门闩的含义。整体含义可以理解为倒数的门栓，似乎有一点“三二一，芝麻开门”的感觉。CountDownLatch 的作用也是如此，在构造 CountDownLatch 的时候需要传入一个整数 n，在这个整数“倒数”到 0 之前，主线程需要等待在门口，而这个“倒数”过程则是由各个执行线程驱动的，每个线程执行完一个任务“倒数”一次。总结来说，CountDownLatch 的作用就是等待其他的线程都执行完任务，必要时可以对各个任务的执行结果进行汇总，然后主线程才继续往下执行。
CountDownLatch 主要有两个方法：countDown() 和 await() 。countDown() 方法用于使计数器减一，其一般是执行任务的线程调用，await() 方法则使调用该方法的线程处于等待状态，其一般是主线程调用。这里需要注意的是，countDown() 方法并没有规定一个线程只能调用一次，当同一个线程调用多次 countDown() 方法时，每次都会使计数器减一；另外，await() 方法也并没有规定只能有一个线程执行该方法，如果多个线程同时执行 await() 方法，那么这几个线程都将处于等待状态，并且以共享模式享有同一个锁。如下是其使用示例：
public class CountDownLatchExample {
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
CountDownLatch latch = new CountDownLatch(5);
Service service = new Service(latch);
Runnable task = () -> service.exec();
for (int i = 0; i < 5; i++) {
Thread thread = new Thread(task);
thread.start();
}
System.out.println("main thread await. ");
latch.await();
System.out.println("main thread finishes await. ");
}
}
public class Service {
private CountDownLatch latch;
public Service(CountDownLatch latch) {
this.latch = latch;
}
public void exec() {
try {
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " execute task. ");
sleep(2);
System.out.println(Thread.currentThread().getName() + " finished task. ");
} finally {
latch.countDown();
}
}
private void sleep(int seconds) {
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(seconds);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
在上面的例子中，首先声明了一个CountDownLatch对象，并且由主线程创建了5个线程，分别执行任务，在每个任务中，当前线程会休眠2秒。在启动线程之后，主线程调用了CountDownLatch.await()方法，此时，主线程将在此处等待创建的5个线程执行完任务之后才继续往下执行。如下是执行结果：
Thread-0 execute task. Thread-1 execute task. Thread-2 execute task. Thread-3 execute task. Thread-4 execute task. main thread await. Thread-0 finished task. Thread-4 finished task. Thread-3 finished task. Thread-1 finished task. Thread-2 finished task. main thread finishes await.
从输出结果可以看出，主线程先启动了五个线程，然后主线程进入等待状态，当这五个线程都执行完任务之后主线程才结束了等待。上述代码中需要注意的是，在执行任务的线程中，使用了 try...finally 结构，该结构可以保证创建的线程发生异常时 CountDownLatch.countDown() 方法也会执行，也就保证了主线程不会一直处于等待状态。
二、工作中使用 CountDownLatch 解决问题
1）定义一个线程池
public class ThreadUtils {
private static ExecutorService executor;
static {
/**
* 构建一个线程池
* 获取服务器CPU的核数：Runtime.getRuntime().availableProcessors()
* 线程池定义大小：CPU * 2 + 1
*/
executor = new ThreadPoolExecutor(Runtime.getRuntime().availableProcessors() * 2 + 1,
Runtime.getRuntime().availableProcessors() * 2 + 1,
0L, TimeUnit.MILLISECONDS,
new LinkedBlockingQueue(10000));
}
/**
* 线程池中线程执行任务
*/
public static void execute(Runnable task) {
executor.execute(task);
}
}
2）线程池结合 CountDownLatch 进行任务分批并行处理
/**
* 模拟线程池分批处理任务，主线程需要等待子任务线程执行完，结果汇总之后，主线程继续往下执行
*/
public void handleLogin(List<String> paramList) {
// 使用线程池中线程分批处理业务逻辑，并行处理任务提高终端响应速度
CountDownLatch latch = new CountDownLatch(paramList.size());
for (String param : paramList) {
ThreadUtils.execute(() -> {
try {
log.info("业务逻辑处理，参数：{}", param);
// 业务逻辑正常处理......
} catch (Exception e) {
log.error("调用下游系统出现错误，异常逻辑处理......");
} finally {
// 业务逻辑处理完毕，计数器减一【当前线程处理任务完毕，线程释放进入线程池，等待处理下一个任务】
latch.countDown();
}
});
}
// 主线程需要等待子任务线程执行完，结果汇总之后，主线程继续往下执行
try {
latch.await();
} catch (Exception e) {
log.error("等待超时", e);
throw new RuntimeException("系统处理超时，请稍后再试");
}
}
三、CountDownLatch 使用场景
场景一：CountDownLatch 非常适合于对任务进行拆分，使其并行执行，比如某个任务执行2s，其对数据的请求可以分为五个部分，那么就可以将这个任务拆分为5个子任务，分别交由五个线程执行，执行完成之后再由主线程进行汇总，此时，总的执行时间将决定于执行最慢的任务，平均来看，还是大大减少了总的执行时间。
场景二：使用 CountDownLatch 的地方是使用某些外部链接请求数据的时候，比如图片。在本人所从事的项目中就有类似的情况，因为我们使用的图片服务只提供了获取单个图片的功能，而每次获取图片的时间不等，一般都需要1.5s~2s。当我们需要批量获取图片的时候，比如列表页需要展示一系列的图片，如果使用单个线程顺序获取，那么等待时间将会极长，此时我们就可以使用CountDownLatch对获取图片的操作进行拆分，并行的获取图片，这样也就缩短了总的获取时间。
