java多线程BlockingDeque的三种线程安全正确退出方法

news2024/11/22 6:03:41

本文介绍两种BlockingDeque在多线程任务处理时正确结束的方法

在这里插入图片描述

一般最开始简单的多线程处理任务过程

  • 把总任务放入BlockingDeque
  • 创建多个线程，每个线程内逻辑时，判断BlockingDeque任务是否处理完，处理完退出，还有任务就BlockingDeque.take()取任务处理
  • 主线程join等待多线程处理完，收尾处理完成任务。

最开始版本代码，10个任务，3个线程来处理

package org.example;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.BlockingDeque;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingDeque;

public class Main3 {
    public static void main(String[] args){
        System.out.println("start");

        BlockingDeque<Integer> task = new LinkedBlockingDeque<>();

        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            task.add(i);
        }

        List<Thread> workers = new ArrayList<>();

        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            Thread worker = new Thread(()->{
                while (true) {
                    Integer data = null;

                    try {
                        if (task.size()==0) {
                            System.out.println(Thread.currentThread().getName() +" quit");
                            break;
                        }
//                        Thread.sleep(100); // 默认任务耗时
                        data = task.take();
                    } catch (InterruptedException e) {
                        throw new RuntimeException(e);
                    }


                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() +" do "+ data);
                }
            });
            workers.add(worker);
            worker.start();
        }
        for (Thread worker: workers) {
            try {
                worker.join();
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }

        System.out.println("job done");

    }
}

运行之后，感觉非常好，完美实现逻辑

但是当把上面的任务数加到200，线程数加到30，上面线程sleep的注释打开，再次运行，就会发现主进程最后会被一直卡着不结束，说明多线程没有正确判断任务结束，线程不安全

上面的子线程内的size()等于0到下面的BlockingDeque.take()取任务这段之间的代码，这段不是线程安全的

让线程正确判断任务结束，而且要线程安全的三种方法，推荐第二种，兼顾效率和兼容正确性

  • 判断任务结束这段代码加synchronized约束起来，实现线程安全（太慢）
  • 给总任务task内，加入和线程相同数量的停止标志marker
  • 使用BlockingDeque.poll(超时时间) + 异常数据检查（需要检查异常数据）

使用synchronized约束

package org.example;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.BlockingDeque;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingDeque;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        System.out.println("start");

        BlockingDeque<Integer> task = new LinkedBlockingDeque<>();

        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            task.add(i);
        }

        List<Thread> workers = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            Thread worker = new Thread(()->{
                while (true) {
                    Integer data = null;
                    synchronized (task) {
                        if (task.size() ==0) {
                            System.out.println(Thread.currentThread().getName() +" quit");
                            break;
                        }

                        try {
                            data = task.take();
                        } catch (InterruptedException e) {
                            throw new RuntimeException(e);
                        }
                    }

                    try {
                        Thread.sleep(300);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        throw new RuntimeException(e);
                    }
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() +" do "+ data);
                }
            });
            workers.add(worker);
            worker.start();
        }
        for (Thread worker: workers) {
            try {
                worker.join();
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }

        System.out.println("job done");


    }
}

总任务添加stop marker停止标志

package org.example;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.BlockingDeque;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingDeque;

public class Main2 {
    public static void main(String[] args){
        System.out.println("start");

        BlockingDeque<Integer> task = new LinkedBlockingDeque<>();

        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            task.add(i);
        }

        List<Thread> workers = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 3; i++) task.add(99);

        for (int i = 0; i < 3; i++) {
            Thread worker = new Thread(()->{
                while (true) {
                    Integer data = null;

                    try {
                        data = task.take();
                        if (data == 99) {
                            System.out.println(Thread.currentThread().getName() +" quit");
                            break;
                        }
                    } catch (InterruptedException e) {
                        throw new RuntimeException(e);
                    }

                    try {
                        Thread.sleep(300);
                    } catch (InterruptedException e) {
                        throw new RuntimeException(e);
                    }
                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() +" do "+ data);
                }
            });
            workers.add(worker);
            worker.start();
        }
        for (Thread worker: workers) {
            try {
                worker.join();
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }

        System.out.println("job done");

    }
}

使用BlockingDeque.poll(超时时间)，避免了take的永久性等待问题，但是会取到null值，要加判断处理

package org.example;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.concurrent.BlockingDeque;
import java.util.concurrent.LinkedBlockingDeque;
import java.util.concurrent.TimeUnit;

public class Main4 {
    public static void main(String[] args){
        System.out.println("start");

        BlockingDeque<Integer> task = new LinkedBlockingDeque<>();

        for (int i = 0; i < 200; i++) {
            task.add(i);
        }

        List<Thread> workers = new ArrayList<>();

        for (int i = 0; i < 30; i++) {
            Thread worker = new Thread(()->{
                while (true) {
                    Integer data = null;

                    try {
                        if (task.size()==0) {
                            System.out.println(Thread.currentThread().getName() +" quit");
                            break;
                        }
                        Thread.sleep(100); // 默认任务耗时
                        data = task.poll(1000, TimeUnit.MILLISECONDS);
                        if (data == null) {
                            System.out.println(Thread.currentThread().getName() +" get null");
                            continue;
                        }
                    } catch (InterruptedException e) {
                        throw new RuntimeException(e);
                    }


                    System.out.println(Thread.currentThread().getName() +" do "+ data);
                }
            });
            workers.add(worker);
            worker.start();
        }
        for (Thread worker: workers) {
            try {
                worker.join();
            } catch (InterruptedException e) {
                throw new RuntimeException(e);
            }
        }

        System.out.println("job done");

    }
}

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