java并發編程學習：如何等待多個線程執行完成后再繼續后續處理(synchronized、join、FutureTask、CyclicBarrier)

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多線程應用中，經常會遇到這種場景：后面的處理，依賴前面的N個線程的處理結果，必須等前面的線程執行完畢后，后面的代碼才允許執行。

在我不知道CyclicBarrier之前，最容易想到的就是放置一個公用的static變量，假如有10個線程，每個線程處理完上去累加下結果，然后后面用一個死循環(或類似線程阻塞的方法)，去數這個結果，達到10個，說明大家都爽完了，可以進行后續的事情了，這個想法雖然土鱉，但是基本上跟語言無關，幾乎所有主流編程語言都支持。

package yjmyzz.test;


public class ThreadLockTest {

    public static int flag = 0;//公用變量

    public static void main(String[] args) throws Exception {
        ThreadLockTest testObj = new ThreadLockTest();
        final int threadNum = 10;

        for (int i = 0; i < threadNum; i++) {
            new Thread(new MyRunable(i, testObj)).start();
        }

        while (true) {
            if (testObj.flag >= threadNum) {
                System.out.println("-----------\n所有thread執行完成！");
                break;
            }
            Thread.sleep(10);
        }
    }

    static class MyRunable implements Runnable {
        int _i = 0;
        ThreadLockTest _test;

        public MyRunable(int i, ThreadLockTest test) {
            this._i = i;
            this._test = test;
        }

        @Override
        public void run() {
            try {
                Thread.sleep((long) (Math.random() * 10));
                System.out.println("thread " + _i + " done");
                //利用synchronized獲得同步鎖
                synchronized (_test) {
                    _test.flag += 1;
                }
                System.out.println("thread " + _i + " => " + _test.flag);//測試用
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

輸出結果：

thread 0 done
thread 0 => 1
thread 9 done
thread 9 => 2
thread 1 done
thread 1 => 3
thread 3 done
thread 3 => 4
thread 7 done
thread 7 => 5
thread 6 done
thread 6 => 6
thread 2 done
thread 2 => 7
thread 4 done
thread 4 => 8
thread 8 done
thread 8 => 9
thread 5 done
thread 5 => 10
-----------
所有thread執行完成！

除了這個方法，還可以借助FutureTask，達到類似的效果，其get方法會阻塞線程，等到該異步處理完成。缺點就是，FutureTask調用的是Callable，必須要有返回值，所以就算你不想要返回值，也得返回點啥

package yjmyzz.test;

import java.util.concurrent.Callable;
import java.util.concurrent.ExecutionException;
import java.util.concurrent.FutureTask;

public class FutureTaskTest {

    public static void main(String[] args) throws ExecutionException, InterruptedException {

        FutureTask<String>[] tasks = new FutureTask[10];

        for (int i = 0; i < tasks.length; i++) {
            final int j = i;
            tasks[i] = new FutureTask<String>(new Callable<String>() {
                @Override
                public String call() throws Exception {
                    Thread.sleep((long) (Math.random() * 100));
                    return "task" + j + " done";
                }
            });
            new Thread(tasks[i]).start();
        }

        for (int i = 0; i < tasks.length; i++) {
            System.out.println(tasks[i].get());//依次等待所有task執行完畢
        }

        System.out.println("-----------\n所有task執行完成！");

    }
}

執行結果：

task0 done
task1 done
task2 done
task3 done
task4 done
task5 done
task6 done
task7 done
task8 done
task9 done
-----------
所有task執行完成！

此外，Thread的Join方法也可以實現類似的效果，主要代碼如下：

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        final int threadNum = 10;
        Thread[] threads = new Thread[threadNum];

        for (int i = 0; i < threadNum; i++) {
            threads[i] = new Thread(new MyRunable(i));
            threads[i].start();
        }

        for (int i = 0; i < threadNum; i++) {
            threads[i].join();
        }

        System.out.println("-----------\n所有thread執行完成！");

    }

當然，這個需求最“正統”的解法應該是使用CyclicBarrier，它可以設置一個所謂的“屏障點”(或稱集合點)，好比在一項團隊活動中，每個人都是一個線程，但是規定某一項任務開始前，所有人必須先到達集合點，集合完成后，才能繼續后面的任務。　　

package yjmyzz.test;

import java.util.concurrent.CyclicBarrier;

public class ThreadTest {

    public static void main(String[] args) throws Exception {

        final int threadNum = 10;
        CyclicBarrier cb = new CyclicBarrier(threadNum + 1);//注意：10個子線程 + 1個主線程

        for (int i = 0; i < threadNum; i++) {
            new Thread(new MyRunable(cb, i)).start();
        }

        cb.await();
        System.out.println("-----------\n所有thread執行完成！");
    }

    static class MyRunable implements Runnable {
        CyclicBarrier _cb;
        int _i = 0;

        public MyRunable(CyclicBarrier cb, int i) {
            this._cb = cb;
            this._i = i;
        }

        @Override
        public void run() {
            try {
                Thread.sleep((long) (Math.random() * 100));
                System.out.println("thread " + _i + " done，正在等候其它線程完成...");
                _cb.await();
            } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

thread 9 done，正在等候其它線程完成...
thread 5 done，正在等候其它線程完成...
thread 0 done，正在等候其它線程完成...
thread 6 done，正在等候其它線程完成...
thread 4 done，正在等候其它線程完成...
thread 2 done，正在等候其它線程完成...
thread 3 done，正在等候其它線程完成...
thread 8 done，正在等候其它線程完成...
thread 7 done，正在等候其它線程完成...
thread 1 done，正在等候其它線程完成...
-----------
所有thread執行完成！

參考文章：

http://ifeve.com/concurrency-cyclicbarrier/

http://ifeve.com/thread-synchronization-utilities-5/

http://ifeve.com/semaphore-countdownlatch-cyclicbarrier-phaser-exchanger-in-java/　　

http://ifeve.com/thread-management-7/

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