关于线程的执行顺序

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。

(一)、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。

 // 通过子程序join使线程按顺序执行

1
public static void main(String[] args) { 2 final Thread thread1 = new Thread(new Runnable() { 3 @Override 4 public void run() { 5 System.out.println("(5).产品经理规划新需求"); 6 } 7 }); 8 9 final Thread thread2 = new Thread(new Runnable() { 10 @Override 11 public void run() { 12 try { 13 thread1.join(); 14 System.out.println("(6).开发人员开发新需求功能"); 15 } catch (InterruptedException e) { 16 e.printStackTrace(); 17 } 18 } 19 }); 20 21 Thread thread3 = new Thread(new Runnable() { 22 @Override 23 public void run() { 24 try { 25 thread2.join(); 26 System.out.println("(7).测试人员测试新功能"); 27 } catch (InterruptedException e) { 28 e.printStackTrace(); 29 } 30 } 31 }); 32 33 System.out.println("(1).早上:"); 34 System.out.println("(2).测试人员来上班了..."); 35 thread3.start(); 36 System.out.println("(3).产品经理来上班了..."); 37 thread1.start(); 38 System.out.println("(4).开发人员来上班了..."); 39 thread2.start(); 40 }

执行结果:

(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

(二)、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。

 // 通过主程序join使线程按顺序执行 

1
public static void main(String[] args) throws Exception { 2 3 final Thread thread1 = new Thread(new Runnable() { 4 @Override 5 public void run() { 6 System.out.println("(6).产品经理正在规划新需求..."); 7 } 8 }); 9 10 final Thread thread2 = new Thread(new Runnable() { 11 @Override 12 public void run() { 13 System.out.println("(9).开发人员开发新需求功能"); 14 } 15 }); 16 17 final Thread thread3 = new Thread(new Runnable() { 18 @Override 19 public void run() { 20 System.out.println("(10).测试人员测试新功能"); 21 } 22 }); 23 24 System.out.println("(1).早上:"); 25 System.out.println("(2).产品经理来上班了"); 26 System.out.println("(3).测试人员来上班了"); 27 System.out.println("(4).开发人员来上班了"); 28 thread1.start(); 29 // 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。 30 System.out.println("(5).开发人员和测试人员休息会..."); 31 thread1.join(); 32 System.out.println("(7).产品经理新需求规划完成!"); 33 thread2.start(); 34 System.out.println("(8).测试人员休息会..."); 35 thread2.join(); 36 thread3.start(); 37 }

执行结果:

(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).开发人员和测试人员休息会...
(6).产品经理正在规划新需求...
(7).产品经理新需求规划完成!
(8).测试人员休息会...
(9).开发人员开发新需求功能
(10).测试人员测试新功能


(三)、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。

 1 /**
 2  * 
 3  * @ClassName:  TheardTest   
 4  * @Description:TODO 使用线程的 wait 方法
 5  * @author: Hujh
 6  * @date: 2019年11月29日 下午3:53:50
 7  */
 8 public class TheardTest {
 9         private static Object myLock1 = new Object();
10         private static Object myLock2 = new Object();
11 
12         /**
13          * 为什么要加这两个标识状态?
14          * 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
15          */
16         private static Boolean t1Run = false;
17         private static Boolean t2Run = false;
18         
19         public static void main(String[] args) {
20 
21             final Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
22                 @Override
23                 public void run() {
24                     synchronized (myLock1){
25                         System.out.println("(6).产品经理规划新需求...");
26                         t1Run = true;
27                         myLock1.notify();
28                     }
29                 }
30             });
31 
32             final Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
33                 @Override
34                 public void run() {
35                     synchronized (myLock1){
36                         try {
37                             if(!t1Run){
38                                 System.out.println("开发人员先休息会...");
39                                 myLock1.wait();
40                             }
41                             synchronized (myLock2){
42                                 System.out.println("(7).开发人员开发新需求功能");
43                                 // 唤醒等待线程
44                                 myLock2.notify();
45                             }
46                         } catch (InterruptedException e) {
47                             e.printStackTrace();
48                         }
49                     }
50                 }
51             });
52 
53             Thread thread3 = new Thread(new Runnable() {
54                 @Override
55                 public void run() {
56                     synchronized (myLock2){
57                         try {
58                             if(!t2Run){
59                                 System.out.println("(5).测试人员先休息会...");
60                                 // 进入等待...
61                                 myLock2.wait();
62                                 
63                                 // 如果此线程得不到释放,2秒后自动释放。
64                                 // myLock2.wait(2000);
65                             }
66                             System.out.println("(8).测试人员测试新功能");
67                         } catch (InterruptedException e) {
68                             e.printStackTrace();
69                         }
70                     }
71                 }
72             });
73 
74             System.out.println("(1).早上:");
75             System.out.println("(2).测试人员来上班了...");
76             thread3.start();
77             System.out.println("(3).产品经理来上班了...");
78             thread1.start();
79             System.out.println("(4).开发人员来上班了...");
80             thread2.start();
81     }
82 }

执行结果:

(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).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

 
(四)、使用线程的线程池方法

JAVA通过Executors提供了四种线程池:
  (1)单线程化线程池(newSingleThreadExecutor);
  (2)可控最大并发数线程池(newFixedThreadPool);
  (3)可回收缓存线程池(newCachedThreadPool);
  (4)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 import java.util.concurrent.ExecutorService;
 2 import java.util.concurrent.Executors;
 3 
 4 /**
 5  * 
 6  * @ClassName:  TheardTest   
 7  * @Description:TODO  通过SingleThreadExecutor让线程按顺序执行
 8  * @author: Hujh
 9  * @date: 2019年11月29日 下午3:53:50
10  */
11 public class TheardTest {
12         
13     static ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();
14 
15     public static void main(String[] args) throws Exception {
16 
17         final Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
18             @Override
19             public void run() {
20                 System.out.println("(9).产品经理规划新需求");
21             }
22         });
23 
24         final Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
25             @Override
26             public void run() {
27                 System.out.println("(10).开发人员开发新需求功能");
28             }
29         });
30 
31         Thread thread3 = new Thread(new Runnable() {
32             @Override
33             public void run() {
34                 System.out.println("(11).测试人员测试新功能");
35             }
36         });
37 
38         System.out.println("(1).早上:");
39         System.out.println("(2).产品经理来上班了");
40         System.out.println("(3).测试人员来上班了");
41         System.out.println("(4).开发人员来上班了");
42         System.out.println("(5).领导吩咐:");
43         System.out.println("(6).首先,产品经理规划新需求...");
44         executorService.submit(thread1);
45         System.out.println("(7).然后,开发人员开发新需求功能...");
46         executorService.submit(thread2);
47         System.out.println("(8).最后,测试人员测试新功能...");
48         executorService.submit(thread3);
49         executorService.shutdown();
50     }
51 }

执行结果:

(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

(五)、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。
  (1)Condition中await()方法类似于Object类中的wait()方法。
  (2)Condition中await(long time,TimeUnit unit)方法类似于Object类中的wait(long time)方法。
  (3)Condition中signal()方法类似于Object类中的notify()方法。
  (4)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。

 1 import java.util.concurrent.locks.Condition;
 2 import java.util.concurrent.locks.Lock;
 3 import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;
 4 
 5 /**
 6  * 
 7  * @ClassName:  TheardTest   
 8  * @Description:TODO  使用线程的 Condition(条件变量) 方法
 9  * @author: Hujh
10  * @date: 2019年11月29日 下午3:53:50
11  */
12 public class TheardTest {
13         
14     private static Lock lock = new ReentrantLock();
15     private static Condition condition1 = lock.newCondition();
16     private static Condition condition2 = lock.newCondition();
17 
18     /**
19      * 为什么要加这两个标识状态?
20      * 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
21      */
22     private static Boolean t1Run = false;
23     private static Boolean t2Run = false;
24 
25     public static void main(String[] args) {
26 
27         final Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
28             @Override
29             public void run() {
30                 lock.lock();
31                 System.out.println("(6).产品经理规划新需求");
32                 t1Run = true;
33                 condition1.signal();
34                 lock.unlock();
35             }
36         });
37 
38         final Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
39             @Override
40             public void run() {
41                 lock.lock();
42                 try {
43                     if(!t1Run){
44                         System.out.println("开发人员先休息会...");
45                         condition1.await();
46                     }
47                     System.out.println("(7).开发人员开发新需求功能");
48                     t2Run = true;
49                     condition2.signal();
50                 } catch (InterruptedException e) {
51                     e.printStackTrace();
52                 }
53                 lock.unlock();
54             }
55         });
56 
57         Thread thread3 = new Thread(new Runnable() {
58             @Override
59             public void run() {
60                 lock.lock();
61                 try {
62                     if(!t2Run){
63                         System.out.println("(5).测试人员先休息会...");
64                         condition2.await();
65                     }
66                     System.out.println("(8).测试人员测试新功能");
67                     lock.unlock();
68                 } catch (InterruptedException e) {
69                     e.printStackTrace();
70                 }
71             }
72         });
73 
74         System.out.println("(1).早上:");
75         System.out.println("(2).测试人员来上班了...");
76         thread3.start();
77         System.out.println("(3).产品经理来上班了...");
78         thread1.start();
79         System.out.println("(4).开发人员来上班了...");
80         thread2.start();
81     }
82 }

执行结果:

(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).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

(六)、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。

 1 import java.util.concurrent.CountDownLatch;
 2 
 3 /**
 4  * 
 5  * @ClassName:  TheardTest   
 6  * @Description:TODO  使用线程的 CuDownLatch(倒计数) 方法
 7  * @author: Hujh
 8  * @date: 2019年11月29日 下午3:53:50
 9  */
10 public class TheardTest {
11     /**
12      * 用于判断线程一是否执行,倒计时设置为1,执行后减1
13      */
14     private static CountDownLatch c1 = new CountDownLatch(1);
15 
16     /**
17      * 用于判断线程二是否执行,倒计时设置为1,执行后减1
18      */
19     private static CountDownLatch c2 = new CountDownLatch(1);
20 
21     public static void main(String[] args) {
22         final Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
23             @Override
24             public void run() {
25                 System.out.println("(5).产品经理规划新需求");
26                 // 对c1倒计时-1
27                 c1.countDown();
28             }
29         });
30 
31         final Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
32             @Override
33             public void run() {
34                 try {
35                     // 等待c1倒计时,计时为0则往下运行
36                     c1.await();
37                     System.out.println("(6).开发人员开发新需求功能");
38                     // 对c2倒计时-1
39                     c2.countDown();
40                 } catch (InterruptedException e) {
41                     e.printStackTrace();
42                 }
43             }
44         });
45 
46         Thread thread3 = new Thread(new Runnable() {
47             @Override
48             public void run() {
49                 try {
50                     // 等待c2倒计时,计时为0则往下运行
51                     c2.await();
52                     System.out.println("(7).测试人员测试新功能");
53                 } catch (InterruptedException e) {
54                     e.printStackTrace();
55                 }
56             }
57         });
58 
59         System.out.println("(1).早上:");
60         System.out.println("(2).测试人员来上班了...");
61         thread3.start();
62         System.out.println("(3).产品经理来上班了...");
63         thread1.start();
64         System.out.println("(4).开发人员来上班了...");
65         thread2.start();
66     }
67 }

执行结果:

(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

 (七)、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。

 1 import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
 2 import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
 3 
 4 /**
 5  * 
 6  * @ClassName:  TheardTest   
 7  * @Description:TODO  使用 CyclicBarrier (回环栅栏)实现线程按顺序执行
 8  * @author: Hujh
 9  * @date: 2019年11月29日 下午3:53:50
10  */
11 public class TheardTest {
12     
13     static CyclicBarrier barrier1 = new CyclicBarrier(2);
14     static CyclicBarrier barrier2 = new CyclicBarrier(2);
15 
16     public static void main(String[] args) {
17 
18         final Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
19             @Override
20             public void run() {
21                 try {
22                     System.out.println("(5).产品经理规划新需求");
23                     // 放开栅栏1
24                     barrier1.await();
25                 } catch (InterruptedException e) {
26                     e.printStackTrace();
27                 } catch (BrokenBarrierException e) {
28                     e.printStackTrace();
29                 }
30             }
31         });
32 
33         final Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
34             @Override
35             public void run() {
36                 try {
37                     // 放开栅栏1
38                     barrier1.await();
39                     System.out.println("(6).开发人员开发新需求功能");
40                     // 放开栅栏2
41                     barrier2.await();
42                 } catch (InterruptedException e) {
43                     e.printStackTrace();
44                 } catch (BrokenBarrierException e) {
45                     e.printStackTrace();
46                 }
47             }
48         });
49 
50         final Thread thread3 = new Thread(new Runnable() {
51             @Override
52             public void run() {
53                 try {
54                     // 放开栅栏2
55                     barrier2.await();
56                     System.out.println("(7).测试人员测试新功能");
57                 } catch (InterruptedException e) {
58                     e.printStackTrace();
59                 } catch (BrokenBarrierException e) {
60                     e.printStackTrace();
61                 }
62             }
63         });
64 
65         System.out.println("(1).早上:");
66         System.out.println("(2).测试人员来上班了...");
67         thread3.start();
68         System.out.println("(3).产品经理来上班了...");
69         thread1.start();
70         System.out.println("(4).开发人员来上班了...");
71         thread2.start();
72     }
73 }

执行结果:

(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

(八)、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。

 1 import java.util.concurrent.Semaphore;
 2 
 3 /**
 4  * 
 5  * @ClassName: TheardTest
 6  * @Description:TODO 使用线程的 Sephmore(信号量) 实现线程按顺序执行
 7  * @author: Hujh
 8  * @date: 2019年11月29日 下午3:53:50
 9  */
10 public class TheardTest {
11     
12     private static Semaphore semaphore1 = new Semaphore(1);
13     private static Semaphore semaphore2 = new Semaphore(1);
14 
15     public static void main(String[] args) {
16         final Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
17             @Override
18             public void run() {
19                 System.out.println("(5).产品经理规划新需求");
20                 semaphore1.release();
21             }
22         });
23 
24         final Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
25             @Override
26             public void run() {
27                 try {
28                     semaphore1.acquire();
29                     System.out.println("(6).开发人员开发新需求功能");
30                     semaphore2.release();
31                 } catch (InterruptedException e) {
32                     e.printStackTrace();
33                 }
34             }
35         });
36 
37         Thread thread3 = new Thread(new Runnable() {
38             @Override
39             public void run() {
40                 try {
41                     semaphore2.acquire();
42                     thread2.join();
43                     semaphore2.release();
44                     System.out.println("(7).测试人员测试新功能");
45                 } catch (InterruptedException e) {
46                     e.printStackTrace();
47                 }
48             }
49         });
50 
51         System.out.println("(1).早上:");
52         System.out.println("(2).测试人员来上班了...");
53         thread3.start();
54         System.out.println("(3).产品经理来上班了...");
55         thread1.start();
56         System.out.println("(4).开发人员来上班了...");
57         thread2.start();
58     }
59 }

执行结果:

(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:

这么多种方法,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。

原文地址:https://www.cnblogs.com/hujunhui/p/11958427.html