【Java多线程】模拟短信发送并统计成功与失败条数

一、引言

笔者刚出校面试那会，对多线程的知识并不熟悉，在被问到了一个多线程场景题时直接蒙圈了，最近后知后觉想到了这个题，于是去了解了一下Java多线程的知识，并且使用Java的多线程模拟解出这道题（多线程只是解决这个场景的方案之一，如有其他更好的方案，还请多多指教）。

二、前置知识

需要了解java.util.concurrent包下的CountDownLatch类的用法。这里推荐文章CountDownLatch介绍和使用。

三、代码

1.发送短信：这里只做简单的业务场景模拟，真实发送短信业务还需自行修改

public boolean sendMsg() throws InterruptedException {
    // 模拟短信发送，95%的成功率
    boolean isSuccess = ThreadLocalRandom.current().nextDouble(1) < 0.95;
    // 模拟短信延迟，发送失败时延迟时间更长
    Thread.sleep(isSuccess ? 100 : 500);
    if (isSuccess) {
        return true;
    } 
 9     return false;
}

说明：上述代码使用了jdk自带的ThreadLocalRandom类来生成0-1的伪随机数，模拟发送短信业务平均有95%的发送成功率。

2.统计成功/失败条数（核心代码）：

初始化一个简单线程池：

ExecutorService threadPool = Executors.newFixedThreadPool(1000);

统计执行条数：

CountDownLatch latch = new CountDownLatch(sendCount);
// 成功/失败统计变量
AtomicInteger successCnt = new AtomicInteger();
AtomicInteger failCnt = new AtomicInteger();
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    threadPool.submit(() -> {
        try {
            if (this.sendMsg()) {
                successCnt.incrementAndGet();
                log.info("发送成功");
            } else {
                failCnt.incrementAndGet();
                log.info("发送短信失败了...");
            }
            latch.countDown(); // 计数器 - 1
        } catch (InterruptedException e) {
            log.info("业务异常...");
        }
    });
}

try {
    latch.await();
} catch (InterruptedException e) {
    log.info("发生阻塞了...");
    e.printStackTrace();
} finally {
    threadPool.shutdown();
}
log.info("发送成功条数: " + successCnt.get() + ", 发送失败条数: " + failCnt.get());

四、执行结果

...
信息: 发送短信成功了...
信息: 发送短信成功了...
信息: 发送短信失败了...
...
信息: 发送成功条数: 964, 发送失败条数: 36

从控制台的输出可以看到能够正确统计到短信发送成功/失败条数的结果。

五、思考

如果要模拟在发送短信时，因线程中断或其他原因致使线程挂掉从而引发 CountDownLatch 计数器无法自减，这将使得 CountDownLatch 的 await() 迟迟得不到资源释放，进而使得主线程陷入死锁状态。这应该如何解决呢？

接下来模拟线程中断的场景。

1. 在 sendMsg() 方法中的短信发送失败时的逻辑添加线程中断代码 Thread.currentThread().interrupt(); 完整代码如下：

public boolean sendMsg() throws InterruptedException {
    // 模拟短信发送，95%的成功率
    boolean isSuccess = ThreadLocalRandom.current().nextDouble(1) < 0.95;
    // 模拟短信延迟，发送失败时延迟时间更长
    Thread.sleep(isSuccess ? 100 : 500);
    if (isSuccess) {
        return true;
    }
    Thread.currentThread().interrupt();
    return false;
}

2. 在 for 循环发送短信代码中修改逻辑，只有发送成功的短信才会将计数器自减，代码如下：

for (int i = 0; i < 1000; i++) {
    threadPool.submit(() -> {
        try {
            if (this.sendMsg()) {
                successCnt.incrementAndGet();
                log.info("发送成功");
                latch.countDown(); // 计数器 - 1
            } else {
                failCnt.incrementAndGet();
                log.info("发送短信失败了...");
            }
        } catch (InterruptedException e) {
            log.info("业务异常...");
        }
    });
}

3. 运行结果

...
信息: 发送短信成功了...
信息: 发送短信成功了...
信息: 发送短信失败了...
信息: 发送短信成功了...

可以看出：并不会输出"发送成功条数/发送失败条数"，而是一直卡在控制台中

4. 异常兜底方案

相信如果读了上文推荐的CountDownLatch介绍和使用，小伙伴们也知道了解决方法，也就是使用带有参数的 await() 方法，官方的解释如下：如果超过了指定的等待时间，将会完全不等待该线程。

也就是说如果某一个线程中断了，只要超过了我们设置的响应时间，主线程也不会因为其他线程的中断导致计数器无法被减到0而引发的线程阻塞。

 六、完整代码

最后附上完整代码。

/**
 * 多线程发送短信消息，统计多少条发送成功，多少条发送失败
 */
public class MultiThread2SendMsg {

    // 日志
    private final Logger log = Logger.getLogger(MultiThread2SendMsg.class.getName());
    // 线程池
    private ExecutorService threadPool;

    /**
     * 模拟短信发送
     * @return true:发送成功，false:发送失败
     * @throws InterruptedException 中断异常
     */
    public boolean sendMsg() throws InterruptedException {
        // 模拟短信发送，95%的成功率
        boolean isSuccess = ThreadLocalRandom.current().nextDouble(1) < 0.95;
        // 模拟短信延迟，发送失败时延迟时间更长
        Thread.sleep(isSuccess ? 100 : 500);
        if (isSuccess) {
            return true;
        }
        Thread.currentThread().interrupt();
        return false;
    }

    public void calcSendMsgCount(int sendCount){
        // 初始化线程数量
        threadPool = Executors.newFixedThreadPool(sendCount);
        CountDownLatch latch = new CountDownLatch(sendCount);
        // 成功/失败统计
        AtomicInteger successCnt = new AtomicInteger();
        AtomicInteger failCnt = new AtomicInteger();
        for (int i = 0; i < sendCount; i++) {
            threadPool.submit(() -> {
                try {
                    if (this.sendMsg()) {
                        successCnt.incrementAndGet();
                        log.info("发送成功");
                        latch.countDown(); // 计数器 - 1
                    } else {
                        failCnt.incrementAndGet();
                        log.info("发送短信失败了...");
                    }
                } catch (InterruptedException e) {
                    log.info("业务异常...");
                }
            });
        }

        try {
            latch.await(10, TimeUnit.SECONDS);
        } catch (InterruptedException e) {
            log.info("发生阻塞了...");
            e.printStackTrace();
        } finally {
            threadPool.shutdown();
        }
        log.info("发送成功条数: " + successCnt.get() + ", 发送失败条数: " + failCnt.get());
    }

    public static void main(String[] args) {
        new MultiThread2SendMsg().calcSendMsgCount(1000);
    }
}