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让线程按顺序执行8种方法

前言

本文使用了7中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

也可参考:多线程交替打印ABC的多种实现方法

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。

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。

  1. package com.wwj.javabase.thread.order;
  2. /**
  3. * @author wwj
  4. * 通过子程序join使线程按顺序执行
  5. */
  6. public class ThreadJoinDemo {
  7. public static void main(String[] args) {
  8. final Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
  9. @Override
  10. public void run() {
  11. System.out.println("产品经理规划新需求");
  12. }
  13. });
  14. final Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
  15. @Override
  16. public void run() {
  17. try {
  18. thread1.join();
  19. System.out.println("开发人员开发新需求功能");
  20. } catch (InterruptedException e) {
  21. e.printStackTrace();
  22. }
  23. }
  24. });
  25. Thread thread3 = new Thread(new Runnable() {
  26. @Override
  27. public void run() {
  28. try {
  29. thread2.join();
  30. System.out.println("测试人员测试新功能");
  31. } catch (InterruptedException e) {
  32. e.printStackTrace();
  33. }
  34. }
  35. });
  36. System.out.println("早上:");
  37. System.out.println("测试人员来上班了...");
  38. thread3.start();
  39. System.out.println("产品经理来上班了...");
  40. thread1.start();
  41. System.out.println("开发人员来上班了...");
  42. thread2.start();
  43. }
  44. }
  1. 早上:
  2. 测试人员来上班了...
  3. 产品经理来上班了...
  4. 开发人员来上班了...
  5. 产品经理规划新需求
  6. 开发人员开发新需求功能
  7. 测试人员测试新功能

这种方法存在一些问题,因为 thread3 先启动,可能执行到 thread2.join() 时,thread2 还未启动,此时调用 join 方法,thread2isAlive()将返回 false。这个时候,线程的阻塞并没有成功。

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。

  1. package com.wwj.javabase.thread.order;
  2. /**
  3. * @author wwj
  4. * 通过主程序join使线程按顺序执行
  5. */
  6. public class ThreadMainJoinDemo {
  7. public static void main(String[] args) throws Exception {
  8. final Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
  9. @Override
  10. public void run() {
  11. System.out.println("产品经理正在规划新需求...");
  12. }
  13. });
  14. final Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
  15. @Override
  16. public void run() {
  17. System.out.println("开发人员开发新需求功能");
  18. }
  19. });
  20. final Thread thread3 = new Thread(new Runnable() {
  21. @Override
  22. public void run() {
  23. System.out.println("测试人员测试新功能");
  24. }
  25. });
  26. System.out.println("早上:");
  27. System.out.println("产品经理来上班了");
  28. System.out.println("测试人员来上班了");
  29. System.out.println("开发人员来上班了");
  30. thread1.start();
  31. //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。
  32. System.out.println("开发人员和测试人员休息会...");
  33. thread1.join();
  34. System.out.println("产品经理新需求规划完成!");
  35. thread2.start();
  36. System.out.println("测试人员休息会...");
  37. thread2.join();
  38. thread3.start();
  39. }
  40. }
  41. 运行结果
  42. 产品经理来上班了
  43. 测试人员来上班了
  44. 开发人员来上班了
  45. 开发人员和测试人员休息会...
  46. 产品经理正在规划新需求...
  47. 产品经理新需求规划完成!
  48. 测试人员休息会...
  49. 开发人员开发新需求功能
  50. 测试人员测试新功能
  51. 3.使用线程的wait方法
  52. 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”)
  53. 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。
  54. 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”)。
  55. 应用场景:Java实现生产者消费者的方式。
  56. package com.wwj.javabase.thread.order;
  57. /**
  58. * @author wwj
  59. */
  60. public class ThreadWaitDemo {
  61. private static Object myLock1 = new Object();
  62. private static Object myLock2 = new Object();
  63. /**
  64. * 为什么要加这两个标识状态?
  65. * 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
  66. */
  67. private static Boolean t1Run = false;
  68. private static Boolean t2Run = false;
  69. public static void main(String[] args) {
  70. final Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
  71. @Override
  72. public void run() {
  73. synchronized (myLock1){
  74. System.out.println("产品经理规划新需求...");
  75. t1Run = true;
  76. myLock1.notify();
  77. }
  78. }
  79. });
  80. final Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
  81. @Override
  82. public void run() {
  83. synchronized (myLock1){
  84. try {
  85. if(!t1Run){
  86. System.out.println("开发人员先休息会...");
  87. myLock1.wait();
  88. }
  89. synchronized (myLock2){
  90. System.out.println("开发人员开发新需求功能");
  91. myLock2.notify();
  92. }
  93. } catch (InterruptedException e) {
  94. e.printStackTrace();
  95. }
  96. }
  97. }
  98. });
  99. Thread thread3 = new Thread(new Runnable() {
  100. @Override
  101. public void run() {
  102. synchronized (myLock2){
  103. try {
  104. if(!t2Run){
  105. System.out.println("测试人员先休息会...");
  106. myLock2.wait();
  107. }
  108. System.out.println("测试人员测试新功能");
  109. } catch (InterruptedException e) {
  110. e.printStackTrace();
  111. }
  112. }
  113. }
  114. });
  115. System.out.println("早上:");
  116. System.out.println("测试人员来上班了...");
  117. thread3.start();
  118. System.out.println("产品经理来上班了...");
  119. thread1.start();
  120. System.out.println("开发人员来上班了...");
  121. thread2.start();
  122. }
  123. }

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。

  1. 早上:
  2. 测试人员来上班了...
  3. 产品经理来上班了...
  4. 开发人员来上班了...
  5. 测试人员先休息会...
  6. 产品经理规划新需求...
  7. 开发人员开发新需求功能
  8. 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。

  1. package com.wwj.javabase.thread.order;
  2. import java.util.concurrent.ExecutorService;
  3. import java.util.concurrent.Executors;
  4. /**
  5. * @author wwj
  6. * 通过SingleThreadExecutor让线程按顺序执行
  7. */
  8. public class ThreadPoolDemo {
  9. static ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();
  10. public static void main(String[] args) throws Exception {
  11. final Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
  12. @Override
  13. public void run() {
  14. System.out.println("产品经理规划新需求");
  15. }
  16. });
  17. final Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
  18. @Override
  19. public void run() {
  20. System.out.println("开发人员开发新需求功能");
  21. }
  22. });
  23. Thread thread3 = new Thread(new Runnable() {
  24. @Override
  25. public void run() {
  26. System.out.println("测试人员测试新功能");
  27. }
  28. });
  29. System.out.println("早上:");
  30. System.out.println("产品经理来上班了");
  31. System.out.println("测试人员来上班了");
  32. System.out.println("开发人员来上班了");
  33. System.out.println("领导吩咐:");
  34. System.out.println("首先,产品经理规划新需求...");
  35. executorService.submit(thread1);
  36. System.out.println("然后,开发人员开发新需求功能...");
  37. executorService.submit(thread2);
  38. System.out.println("最后,测试人员测试新功能...");
  39. executorService.submit(thread3);
  40. executorService.shutdown();
  41. }
  42. }

运行结果

  1. 早上:
  2. 产品经理来上班了
  3. 测试人员来上班了
  4. 开发人员来上班了
  5. 领导吩咐:
  6. 首先,产品经理规划新需求...
  7. 然后,开发人员开发新需求功能...
  8. 最后,测试人员测试新功能...
  9. 产品经理规划新需求
  10. 开发人员开发新需求功能
  11. 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方法被带调用)时 ,这些等待线程才会被唤醒,从而重新争夺锁。

  1. package com.wwj.javabase.thread.order;
  2. import java.util.concurrent.locks.Condition;
  3. import java.util.concurrent.locks.Lock;
  4. import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
  5. /**
  6. * @author wwj
  7. * 使用Condition(条件变量)实现线程按顺序运行
  8. */
  9. public class ThreadConditionDemo {
  10. private static Lock lock = new ReentrantLock();
  11. private static Condition condition1 = lock.newCondition();
  12. private static Condition condition2 = lock.newCondition();
  13. /**
  14. * 为什么要加这两个标识状态?
  15. * 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
  16. */
  17. private static Boolean t1Run = false;
  18. private static Boolean t2Run = false;
  19. public static void main(String[] args) {
  20. final Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
  21. @Override
  22. public void run() {
  23. lock.lock();
  24. System.out.println("产品经理规划新需求");
  25. t1Run = true;
  26. condition1.signal();
  27. lock.unlock();
  28. }
  29. });
  30. final Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
  31. @Override
  32. public void run() {
  33. lock.lock();
  34. try {
  35. if(!t1Run){
  36. System.out.println("开发人员先休息会...");
  37. condition1.await();
  38. }
  39. System.out.println("开发人员开发新需求功能");
  40. t2Run = true;
  41. condition2.signal();
  42. } catch (InterruptedException e) {
  43. e.printStackTrace();
  44. }
  45. lock.unlock();
  46. }
  47. });
  48. Thread thread3 = new Thread(new Runnable() {
  49. @Override
  50. public void run() {
  51. lock.lock();
  52. try {
  53. if(!t2Run){
  54. System.out.println("测试人员先休息会...");
  55. condition2.await();
  56. }
  57. System.out.println("测试人员测试新功能");
  58. lock.unlock();
  59. } catch (InterruptedException e) {
  60. e.printStackTrace();
  61. }
  62. }
  63. });
  64. System.out.println("早上:");
  65. System.out.println("测试人员来上班了...");
  66. thread3.start();
  67. System.out.println("产品经理来上班了...");
  68. thread1.start();
  69. System.out.println("开发人员来上班了...");
  70. thread2.start();
  71. }
  72. }

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

  1. 早上:
  2. 测试人员来上班了...
  3. 产品经理来上班了...
  4. 开发人员来上班了...
  5. 测试人员先休息会...
  6. 产品经理规划新需求
  7. 开发人员开发新需求功能
  8. 测试人员测试新功能

6.使用线程的CountDownLatch(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。

  1. package com.wwj.javabase.thread.order;
  2. import java.util.concurrent.CountDownLatch;
  3. /**
  4. * @author wwj
  5. * 通过CountDownLatch(倒计数)使线程按顺序执行
  6. */
  7. public class ThreadCountDownLatchDemo {
  8. /**
  9. * 用于判断线程一是否执行,倒计时设置为1,执行后减1
  10. */
  11. private static CountDownLatch c1 = new CountDownLatch(1);
  12. /**
  13. * 用于判断线程二是否执行,倒计时设置为1,执行后减1
  14. */
  15. private static CountDownLatch c2 = new CountDownLatch(1);
  16. public static void main(String[] args) {
  17. final Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
  18. @Override
  19. public void run() {
  20. System.out.println("产品经理规划新需求");
  21. //对c1倒计时-1
  22. c1.countDown();
  23. }
  24. });
  25. final Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
  26. @Override
  27. public void run() {
  28. try {
  29. //等待c1倒计时,计时为0则往下运行
  30. c1.await();
  31. System.out.println("开发人员开发新需求功能");
  32. //对c2倒计时-1
  33. c2.countDown();
  34. } catch (InterruptedException e) {
  35. e.printStackTrace();
  36. }
  37. }
  38. });
  39. Thread thread3 = new Thread(new Runnable() {
  40. @Override
  41. public void run() {
  42. try {
  43. //等待c2倒计时,计时为0则往下运行
  44. c2.await();
  45. System.out.println("测试人员测试新功能");
  46. } catch (InterruptedException e) {
  47. e.printStackTrace();
  48. }
  49. }
  50. });
  51. System.out.println("早上:");
  52. System.out.println("测试人员来上班了...");
  53. thread3.start();
  54. System.out.println("产品经理来上班了...");
  55. thread1.start();
  56. System.out.println("开发人员来上班了...");
  57. thread2.start();
  58. }
  59. }

运行结果

  1. 早上:
  2. 测试人员来上班了...
  3. 产品经理来上班了...
  4. 开发人员来上班了...
  5. 产品经理规划新需求
  6. 开发人员开发新需求功能
  7. 测试人员测试新功能

7.使用CyclicBarrier(回环栅栏)实现线程按顺序运行

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。

  1. package com.wwj.javabase.thread.order;
  2. import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
  3. import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
  4. /**
  5. * @author wwj
  6. * 使用CyclicBarrier(回环栅栏)实现线程按顺序运行
  7. */
  8. public class CyclicBarrierDemo {
  9. static CyclicBarrier barrier1 = new CyclicBarrier(2);
  10. static CyclicBarrier barrier2 = new CyclicBarrier(2);
  11. public static void main(String[] args) {
  12. final Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
  13. @Override
  14. public void run() {
  15. try {
  16. System.out.println("产品经理规划新需求");
  17. //放开栅栏1
  18. barrier1.await();
  19. } catch (InterruptedException e) {
  20. e.printStackTrace();
  21. } catch (BrokenBarrierException e) {
  22. e.printStackTrace();
  23. }
  24. }
  25. });
  26. final Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
  27. @Override
  28. public void run() {
  29. try {
  30. //放开栅栏1
  31. barrier1.await();
  32. System.out.println("开发人员开发新需求功能");
  33. //放开栅栏2
  34. barrier2.await();
  35. } catch (InterruptedException e) {
  36. e.printStackTrace();
  37. } catch (BrokenBarrierException e) {
  38. e.printStackTrace();
  39. }
  40. }
  41. });
  42. final Thread thread3 = new Thread(new Runnable() {
  43. @Override
  44. public void run() {
  45. try {
  46. //放开栅栏2
  47. barrier2.await();
  48. System.out.println("测试人员测试新功能");
  49. } catch (InterruptedException e) {
  50. e.printStackTrace();
  51. } catch (BrokenBarrierException e) {
  52. e.printStackTrace();
  53. }
  54. }
  55. });
  56. System.out.println("早上:");
  57. System.out.println("测试人员来上班了...");
  58. thread3.start();
  59. System.out.println("产品经理来上班了...");
  60. thread1.start();
  61. System.out.println("开发人员来上班了...");
  62. thread2.start();
  63. }
  64. }

运行结果

  1. 早上:
  2. 测试人员来上班了...
  3. 产品经理来上班了...
  4. 开发人员来上班了...
  5. 产品经理规划新需求
  6. 开发人员开发新需求功能
  7. 测试人员测试新功能

8.使用Sephmore(信号量)实现线程按顺序运行

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。

  1. package com.wwj.javabase.thread.order;
  2. import java.util.concurrent.Semaphore;
  3. /**
  4. * @author wwj
  5. * 使用Sephmore(信号量)实现线程按顺序运行
  6. */
  7. public class SemaphoreDemo {
  8. private static Semaphore semaphore1 = new Semaphore(1);
  9. private static Semaphore semaphore2 = new Semaphore(1);
  10. public static void main(String[] args) {
  11. final Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
  12. @Override
  13. public void run() {
  14. System.out.println("产品经理规划新需求");
  15. semaphore1.release();
  16. }
  17. });
  18. final Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
  19. @Override
  20. public void run() {
  21. try {
  22. semaphore1.acquire();
  23. System.out.println("开发人员开发新需求功能");
  24. semaphore2.release();
  25. } catch (InterruptedException e) {
  26. e.printStackTrace();
  27. }
  28. }
  29. });
  30. Thread thread3 = new Thread(new Runnable() {
  31. @Override
  32. public void run() {
  33. try {
  34. semaphore2.acquire();
  35. thread2.join();
  36. semaphore2.release();
  37. System.out.println("测试人员测试新功能");
  38. } catch (InterruptedException e) {
  39. e.printStackTrace();
  40. }
  41. }
  42. });
  43. System.out.println("早上:");
  44. System.out.println("测试人员来上班了...");
  45. thread3.start();
  46. System.out.println("产品经理来上班了...");
  47. thread1.start();
  48. System.out.println("开发人员来上班了...");
  49. thread2.start();
  50. }
  51. }

运行结果

  1. 早上:
  2. 测试人员来上班了...
  3. 产品经理来上班了...
  4. 开发人员来上班了...
  5. 产品经理规划新需求
  6. 开发人员开发新需求功能
  7. 测试人员测试新功能

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。

本文转载自:https://www.cnblogs.com/wenjunwei/p/10573289.html

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