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摘要: 原创出处 cnblogs.com/wenjunwei/p/10573289.html 「俊俊的小熊饼干」欢迎转载,保留摘要,谢谢!


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前言:最近在面试过程中,发现一些面高程的朋友连怎么实现线程顺序执行都答不上来,特分享相关文章,以作科普,有收获帮忙点个在看,感谢,助中秋快乐!

一、实现

本文使用了8种方法实现在多线程中让线程按顺序运行的方法,涉及到多线程中许多常用的方法,不止为了知道如何让线程按顺序运行,更是让读者对多线程的使用有更深刻的了解。使用的方法如下:

[1] 使用线程的join方法
[2] 使用主线程的join方法
[3] 使用线程的wait方法
[4] 使用线程的线程池方法
[5] 使用线程的Condition(条件变量)方法
[6] 使用线程的CountDownLatch(倒计数)方法
[7] 使用线程的CyclicBarrier(回环栅栏)方法
[8] 使用线程的Semaphore(信号量)方法

二、实现

我们下面需要完成这样一个应用场景:

1.早上;2.测试人员、产品经理、开发人员陆续的来公司上班;3.产品经理规划新需求;4.开发人员开发新需求功能;5.测试人员测试新功能。

规划需求,开发需求新功能,测试新功能是一个有顺序的,我们把thread1看做产品经理,thread2看做开发人员,thread3看做测试人员。

1. 使用线程的 join 方法

join():是Theard的方法,作用是调用线程需等待该join()线程执行完成后,才能继续用下运行。

应用场景:当一个线程必须等待另一个线程执行完毕才能执行时可以使用join方法。

package com.wwj.javabase.thread.order;

/**
* @author wwj
* 通过子程序join使线程按顺序执行
*/
public class ThreadJoinDemo {

public static void main(String[] args) {
final Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("产品经理规划新需求");
}
});

final Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
thread1.join();
System.out.println("开发人员开发新需求功能");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});

Thread thread3 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
thread2.join();
System.out.println("测试人员测试新功能");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});

System.out.println("早上:");
System.out.println("测试人员来上班了...");
thread3.start();
System.out.println("产品经理来上班了...");
thread1.start();
System.out.println("开发人员来上班了...");
thread2.start();
}
}

运行结果

早上:
测试人员来上班了…
产品经理来上班了…
开发人员来上班了…
产品经理规划新需求
开发人员开发新需求功能
测试人员测试新功能

2. 使用主线程的 join 方法

这里是在主线程中使用join()来实现对线程的阻塞。

package com.wwj.javabase.thread.order;

/**
* @author wwj
* 通过主程序join使线程按顺序执行
*/
public class ThreadMainJoinDemo {

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

final Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("产品经理正在规划新需求...");
}
});

final Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("开发人员开发新需求功能");
}
});

final Thread thread3 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("测试人员测试新功能");
}
});

System.out.println("早上:");
System.out.println("产品经理来上班了");
System.out.println("测试人员来上班了");
System.out.println("开发人员来上班了");
thread1.start();
//在父进程调用子进程的join()方法后,父进程需要等待子进程运行完再继续运行。
System.out.println("开发人员和测试人员休息会...");
thread1.join();
System.out.println("产品经理新需求规划完成!");
thread2.start();
System.out.println("测试人员休息会...");
thread2.join();
thread3.start();
}
}

运行结果

产品经理来上班了
测试人员来上班了
开发人员来上班了
开发人员和测试人员休息会…
产品经理正在规划新需求…
产品经理新需求规划完成!
测试人员休息会…
开发人员开发新需求功能
测试人员测试新功能

3. 使用线程的 wait 方法

wait():是Object的方法,作用是让当前线程进入等待状态,同时,wait()也会让当前线程释放它所持有的锁。“直到其他线程调用此对象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法”,当前线程被唤醒(进入“就绪状态”)

notify()和notifyAll():是Object的方法,作用则是唤醒当前对象上的等待线程;notify()是唤醒单个线程,而notifyAll()是唤醒所有的线程。

wait(long timeout):让当前线程处于“等待(阻塞)状态”,“直到其他线程调用此对象的notify()方法或 notifyAll() 方法,或者超过指定的时间量”,当前线程被唤醒(进入“就绪状态”)。

应用场景:Java实现生产者消费者的方式。

package com.wwj.javabase.thread.order;

/**
* @author wwj
*/
public class ThreadWaitDemo {

private static Object myLock1 = new Object();
private static Object myLock2 = new Object();

/**
* 为什么要加这两个标识状态?
* 如果没有状态标识,当t1已经运行完了t2才运行,t2在等待t1唤醒导致t2永远处于等待状态
*/
private static Boolean t1Run = false;
private static Boolean t2Run = false;
public static void main(String[] args) {

final Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
synchronized (myLock1){
System.out.println("产品经理规划新需求...");
t1Run = true;
myLock1.notify();
}
}
});

final Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
synchronized (myLock1){
try {
if(!t1Run){
System.out.println("开发人员先休息会...");
myLock1.wait();
}
synchronized (myLock2){
System.out.println("开发人员开发新需求功能");
myLock2.notify();
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
});

Thread thread3 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
synchronized (myLock2){
try {
if(!t2Run){
System.out.println("测试人员先休息会...");
myLock2.wait();
}
System.out.println("测试人员测试新功能");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}
});

System.out.println("早上:");
System.out.println("测试人员来上班了...");
thread3.start();
System.out.println("产品经理来上班了...");
thread1.start();
System.out.println("开发人员来上班了...");
thread2.start();
}
}

运行结果:这里输出会有很多种顺序,主要是因为线程进入的顺序,造成锁住线程的顺序不一致。

早上:
测试人员来上班了…
产品经理来上班了…
开发人员来上班了…
测试人员先休息会…
产品经理规划新需求…
开发人员开发新需求功能
测试人员测试新功能

4. 使用线程的线程池方法

JAVA通过Executors提供了四种线程池

  • 单线程化线程池(newSingleThreadExecutor);
  • 可控最大并发数线程池(newFixedThreadPool);
  • 可回收缓存线程池(newCachedThreadPool);
  • 支持定时与周期性任务的线程池(newScheduledThreadPool)。

单线程化线程池(newSingleThreadExecutor):优点,串行执行所有任务。

submit():提交任务。

shutdown():方法用来关闭线程池,拒绝新任务。

应用场景:串行执行所有任务。如果这个唯一的线程因为异常结束,那么会有一个新的线程来替代它。此线程池保证所有任务的执行顺序按照任务的提交顺序执行。

package com.wwj.javabase.thread.order;

import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;

/**
* @author wwj
* 通过SingleThreadExecutor让线程按顺序执行
*/
public class ThreadPoolDemo {

static ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();

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

final Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("产品经理规划新需求");
}
});

final Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("开发人员开发新需求功能");
}
});

Thread thread3 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("测试人员测试新功能");
}
});

System.out.println("早上:");
System.out.println("产品经理来上班了");
System.out.println("测试人员来上班了");
System.out.println("开发人员来上班了");
System.out.println("领导吩咐:");
System.out.println("首先,产品经理规划新需求...");
executorService.submit(thread1);
System.out.println("然后,开发人员开发新需求功能...");
executorService.submit(thread2);
System.out.println("最后,测试人员测试新功能...");
executorService.submit(thread3);
executorService.shutdown();
}
}

运行结果

早上:
产品经理来上班了
测试人员来上班了
开发人员来上班了
领导吩咐:
首先,产品经理规划新需求…
然后,开发人员开发新需求功能…
最后,测试人员测试新功能…
产品经理规划新需求
开发人员开发新需求功能
测试人员测试新功能

5. 使用线程的 Condition(条件变量) 方法

Condition(条件变量):通常与一个锁关联。需要在多个Contidion中共享一个锁时,可以传递一个Lock/RLock实例给构造方法,否则它将自己生成一个RLock实例。

  • Condition中await()方法类似于Object类中的wait()方法。
  • Condition中await(long time,TimeUnit unit)方法类似于Object类中的wait(long time)方法。
  • Condition中signal()方法类似于Object类中的notify()方法。
  • Condition中signalAll()方法类似于Object类中的notifyAll()方法。

应用场景:Condition是一个多线程间协调通信的工具类,使得某个,或者某些线程一起等待某个条件(Condition),只有当该条件具备( signal 或者 signalAll方法被调用)时 ,这些等待线程才会被唤醒,从而重新争夺锁。

package com.wwj.javabase.thread.order;

import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/**
* @author wwj
* 使用Condition(条件变量)实现线程按顺序运行
*/
public class ThreadConditionDemo {

private static Lock lock = new ReentrantLock();
private static Condition condition1 = lock.newCondition();
private static Condition condition2 = lock.newCondition();

/**
* 为什么要加这两个标识状态?
* 如果没有状态标识,当t1已经运行完了t2才运行,t2在等待t1唤醒导致t2永远处于等待状态
*/
private static Boolean t1Run = false;
private static Boolean t2Run = false;

public static void main(String[] args) {

final Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
lock.lock();
System.out.println("产品经理规划新需求");
t1Run = true;
condition1.signal();
lock.unlock();
}
});

final Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
lock.lock();
try {
if(!t1Run){
System.out.println("开发人员先休息会...");
condition1.await();
}
System.out.println("开发人员开发新需求功能");
t2Run = true;
condition2.signal();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
lock.unlock();
}
});

Thread thread3 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
lock.lock();
try {
if(!t2Run){
System.out.println("测试人员先休息会...");
condition2.await();
}
System.out.println("测试人员测试新功能");
lock.unlock();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});

System.out.println("早上:");
System.out.println("测试人员来上班了...");
thread3.start();
System.out.println("产品经理来上班了...");
thread1.start();
System.out.println("开发人员来上班了...");
thread2.start();
}
}

运行结果:这里输出会有很多种顺序,主要是因为线程进入的顺序,造成锁住线程的顺序不一致

早上:
测试人员来上班了…
产品经理来上班了…
开发人员来上班了…
测试人员先休息会…
产品经理规划新需求
开发人员开发新需求功能
测试人员测试新功能

6. 使用线程的 CuDownLatch(倒计数) 方法

CountDownLatch:位于java.util.concurrent包下,利用它可以实现类似计数器的功能。

应用场景:比如有一个任务C,它要等待其他任务A,B执行完毕之后才能执行,此时就可以利用CountDownLatch来实现这种功能了。

package com.wwj.javabase.thread.order;

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

/**
* @author wwj
* 通过CountDownLatch(倒计数)使线程按顺序执行
*/
public class ThreadCountDownLatchDemo {

/**
* 用于判断线程一是否执行,倒计时设置为1,执行后减1
*/
private static CountDownLatch c1 = new CountDownLatch(1);

/**
* 用于判断线程二是否执行,倒计时设置为1,执行后减1
*/
private static CountDownLatch c2 = new CountDownLatch(1);

public static void main(String[] args) {
final Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("产品经理规划新需求");
//对c1倒计时-1
c1.countDown();
}
});

final Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
//等待c1倒计时,计时为0则往下运行
c1.await();
System.out.println("开发人员开发新需求功能");
//对c2倒计时-1
c2.countDown();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});

Thread thread3 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
//等待c2倒计时,计时为0则往下运行
c2.await();
System.out.println("测试人员测试新功能");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});

System.out.println("早上:");
System.out.println("测试人员来上班了...");
thread3.start();
System.out.println("产品经理来上班了...");
thread1.start();
System.out.println("开发人员来上班了...");
thread2.start();
}
}

运行结果

早上:
测试人员来上班了…
产品经理来上班了…
开发人员来上班了…
产品经理规划新需求
开发人员开发新需求功能
测试人员测试新功能

7. 使用 CyclicBarrier (回环栅栏)实现线程按顺序执行

CyclicBarrier(回环栅栏):通过它可以实现让一组线程等待至某个状态之后再全部同时执行。叫做回环是因为当所有等待线程都被释放以后,CyclicBarrier可以被重用。我们暂且把这个状态就叫做barrier,当调用await()方法之后,线程就处于barrier了。

应用场景:公司组织春游,等待所有的员工到达集合地点才能出发,每个人到达后进入barrier状态。都到达后,唤起大家一起出发去旅行。

package com.wwj.javabase.thread.order;

import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;

/**
* @author wwj
* 使用CyclicBarrier(回环栅栏)实现线程按顺序运行
*/
public class CyclicBarrierDemo {

static CyclicBarrier barrier1 = new CyclicBarrier(2);
static CyclicBarrier barrier2 = new CyclicBarrier(2);

public static void main(String[] args) {

final Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
System.out.println("产品经理规划新需求");
//放开栅栏1
barrier1.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (BrokenBarrierException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});

final Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
//放开栅栏1
barrier1.await();
System.out.println("开发人员开发新需求功能");
//放开栅栏2
barrier2.await();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (BrokenBarrierException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});

final Thread thread3 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
//放开栅栏2
barrier2.await();
System.out.println("测试人员测试新功能");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (BrokenBarrierException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});

System.out.println("早上:");
System.out.println("测试人员来上班了...");
thread3.start();
System.out.println("产品经理来上班了...");
thread1.start();
System.out.println("开发人员来上班了...");
thread2.start();
}
}

运行结果

早上:
测试人员来上班了…
产品经理来上班了…
开发人员来上班了…
产品经理规划新需求
开发人员开发新需求功能
测试人员测试新功能

8. 使用线程的 Sephmore(信号量) 实现线程按顺序执行

Sephmore(信号量):Semaphore是一个计数信号量,从概念上将,Semaphore包含一组许可证,如果有需要的话,每个acquire()方法都会阻塞,直到获取一个可用的许可证,每个release()方法都会释放持有许可证的线程,并且归还Semaphore一个可用的许可证。然而,实际上并没有真实的许可证对象供线程使用,Semaphore只是对可用的数量进行管理维护。

acquire():当前线程尝试去阻塞的获取1个许可证,此过程是阻塞的,当前线程获取了1个可用的许可证,则会停止等待,继续执行。

release():当前线程释放1个可用的许可证。

应用场景:Semaphore可以用来做流量分流,特别是对公共资源有限的场景,比如数据库连接。假设有这个的需求,读取几万个文件的数据到数据库中,由于文件读取是IO密集型任务,可以启动几十个线程并发读取,但是数据库连接数只有10个,这时就必须控制最多只有10个线程能够拿到数据库连接进行操作。这个时候,就可以使用Semaphore做流量控制。

package com.wwj.javabase.thread.order;

import java.util.concurrent.Semaphore;
/**
* @author wwj
* 使用Sephmore(信号量)实现线程按顺序运行
*/
public class SemaphoreDemo {
private static Semaphore semaphore1 = new Semaphore(1);
private static Semaphore semaphore2 = new Semaphore(1);
public static void main(String[] args) {
final Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("产品经理规划新需求");
semaphore1.release();
}
});

final Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
semaphore1.acquire();
System.out.println("开发人员开发新需求功能");
semaphore2.release();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});

Thread thread3 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
semaphore2.acquire();
thread2.join();
semaphore2.release();
System.out.println("测试人员测试新功能");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
});

System.out.println("早上:");
System.out.println("测试人员来上班了...");
thread3.start();
System.out.println("产品经理来上班了...");
thread1.start();
System.out.println("开发人员来上班了...");
thread2.start();
}
}

运行结果

早上:
测试人员来上班了…
产品经理来上班了…
开发人员来上班了…
产品经理规划新需求
开发人员开发新需求功能
测试人员测试新功能

三、总结

看完了这么多种方法,是不是对多线程有了更深入的了解呢?不妨自己试试吧(代码拷贝均可运行)

使用的场景还有很多,根据开发需求场景,选择合适的方法,达到事半功倍的效果

文章目录
  1. 1. 一、实现
  2. 2. 二、实现
    1. 2.1. 1. 使用线程的 join 方法
    2. 2.2. 2. 使用主线程的 join 方法
    3. 2.3. 3. 使用线程的 wait 方法
    4. 2.4. 4. 使用线程的线程池方法
    5. 2.5. 5. 使用线程的 Condition(条件变量) 方法
    6. 2.6. 6. 使用线程的 CuDownLatch(倒计数) 方法
    7. 2.7. 7. 使用 CyclicBarrier (回环栅栏)实现线程按顺序执行
    8. 2.8. 8. 使用线程的 Sephmore(信号量) 实现线程按顺序执行
  3. 3. 三、总结