线程的顺序执行依次打印方法 - Sanarous的博客

线程的顺序执行依次打印方法

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常用的有以下 8 种方法：

  • 使用线程的 join 方法
  • 使用主线程的 join 方法
  • 使用线程的 wait 方法
  • 使用线程的线程池方法
  • 使用线程的 Condition 方法
  • 使用 CountDownLatch （倒计数）方法
  • 使用 CyclicBarrier（循环栅栏）方法
  • 使用 Semaphore （信号量）方法

我们就以一个常见的应用场景为例吧！早上，测试人员、产品经理、开发人员陆续的来公司上班，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。

其中规划需求、开发需求新功能、测试新功能是有序的，所以我们把 thread1 看作产品经理，thread2 看作是开发人员， thread3 看作是测试人员。

使用线程的 join 方法

join()：是 Thread 的方法，作用是调用线程需要等待该 join() 线程执行完成后，才能继续往下运行。也就是说当一个线程必须等到另一个线程执行完毕后才能执行时可以使用 join 方法。
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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();
                }
            }
        });

        final 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：

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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

使用主线程的 join 方法

跟上面类似：

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public class ThreadMainJoinDemo {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        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：

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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
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

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。
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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。

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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

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。
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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();
    }
}

运行结果如下：

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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

使用线程的 Condition 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。
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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

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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

使用 CountDownLatch 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。
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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();
    }
}

运行结果如下：

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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

使用 CyclicBarrier 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。
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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：

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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

使用 Sephmore 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。
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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：

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产品经理来上班了…
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产品经理规划新需求
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测试人员测试新功能

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