讓線程按順序執行8種方式

轉載請註明出處：https://blog.csdn.net/m0_37459380/article/details/106373121

一.前言

本文使用了8中方法實現在多線程中讓線程按順序運行的方法，涉及到多線程中許多常用的方法，不止爲了知道如何讓線程按順序運行，更是讓讀者對多線程的使用有更深刻的瞭解。 使用的方法如下:

[1] 使用線程的join方法
[2] 使用主線程的join方法
[3] 使用線程的wait方法
[4] 使用線程的線程池方法
[5] 使用線程的Condition(條件變量)方法
[6] 使用線程的CountDownLatch(倒計數)方法
[7] 使用線程的CyclicBarrier(迴環柵欄)方法
[8] 使用線程的Semaphore(信號量)方法

二.實現

我們下面需要完成這樣一個應用場景：

1.早上；2.測試人員、產品經理、開發人員陸續的來公司上班；3.產品經理規劃新需求；4.開發人員開發新需求功能；5.測試人員測試新功能。

規劃需求，開發需求新功能，測試新功能是一個有順序的，我們把thread1看做產品經理，thread2看做開發人員，thread3看做測試人員。

1.使用線程的join方法

join():是Theard的方法，作用是調用線程需等待該join()線程執行完成後，才能繼續用下運行。

應用場景：當一個線程必須等待另一個線程執行完畢才能執行時可以使用join方法。

package com.wwj.javabase.thread.order;

/**
 * @author wwj
 * 通過子程序join使線程按順序執行
 */
public class ThreadJoinDemo {

    public static void main(String[] args) {
        final Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("產品經理規劃新需求");
            }
        });

        final Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    thread1.join();
                    System.out.println("開發人員開發新需求功能");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });

        Thread thread3 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    thread2.join();
                    System.out.println("測試人員測試新功能");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });

        System.out.println("早上：");
        System.out.println("測試人員來上班了...");
        thread3.start();
        System.out.println("產品經理來上班了...");
        thread1.start();
        System.out.println("開發人員來上班了...");
        thread2.start();
    }
}

運行結果

早上：
測試人員來上班了…
產品經理來上班了…
開發人員來上班了…
產品經理規劃新需求
開發人員開發新需求功能
測試人員測試新功能

2.使用主線程的join方法

這裏是在主線程中使用join()來實現對線程的阻塞。

package com.wwj.javabase.thread.order;

/**
 * @author wwj
 * 通過主程序join使線程按順序執行
 */
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("產品經理正在規劃新需求...");
            }
        });

        final Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("開發人員開發新需求功能");
            }
        });

        final Thread thread3 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("測試人員測試新功能");
            }
        });

        System.out.println("早上:");
        System.out.println("產品經理來上班了");
        System.out.println("測試人員來上班了");
        System.out.println("開發人員來上班了");
        thread1.start();
        //在父進程調用子進程的join()方法後，父進程需要等待子進程運行完再繼續運行。
        System.out.println("開發人員和測試人員休息會...");
        thread1.join();
        System.out.println("產品經理新需求規劃完成!");
        thread2.start();
        System.out.println("測試人員休息會...");
        thread2.join();
        thread3.start();
    }
}

運行結果

產品經理來上班了
測試人員來上班了
開發人員來上班了
開發人員和測試人員休息會…
產品經理正在規劃新需求…
產品經理新需求規劃完成!
測試人員休息會…
開發人員開發新需求功能
測試人員測試新功能

3.使用線程的wait方法

wait():是Object的方法，作用是讓當前線程進入等待狀態，同時，wait()也會讓當前線程釋放它所持有的鎖。“直到其他線程調用此對象的 notify() 方法或 notifyAll() 方法”，當前線程被喚醒(進入“就緒狀態”)

notify()和notifyAll():是Object的方法，作用則是喚醒當前對象上的等待線程；notify()是喚醒單個線程，而notifyAll()是喚醒所有的線程。

wait(long timeout):讓當前線程處於“等待(阻塞)狀態”，“直到其他線程調用此對象的notify()方法或 notifyAll() 方法，或者超過指定的時間量”，當前線程被喚醒(進入“就緒狀態”)。

應用場景：Java實現生產者消費者的方式。

package com.wwj.javabase.thread.order;

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

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

    /**
     * 爲什麼要加這兩個標識狀態?
     * 如果沒有狀態標識，當t1已經運行完了t2才運行，t2在等待t1喚醒導致t2永遠處於等待狀態
     */
    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("產品經理規劃新需求...");
                    t1Run = true;
                    myLock1.notify();
                }
            }
        });

        final Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                synchronized (myLock1){
                    try {
                        if(!t1Run){
                            System.out.println("開發人員先休息會...");
                            myLock1.wait();
                        }
                        synchronized (myLock2){
                            System.out.println("開發人員開發新需求功能");
                            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("測試人員先休息會...");
                            myLock2.wait();
                        }
                        System.out.println("測試人員測試新功能");
                    } catch (InterruptedException e) {
                        e.printStackTrace();
                    }
                }
            }
        });

        System.out.println("早上：");
        System.out.println("測試人員來上班了...");
        thread3.start();
        System.out.println("產品經理來上班了...");
        thread1.start();
        System.out.println("開發人員來上班了...");
        thread2.start();
    }
}

運行結果:這裏輸出會有很多種順序，主要是因爲線程進入的順序，造成鎖住線程的順序不一致。

早上：
測試人員來上班了…
產品經理來上班了…
開發人員來上班了…
測試人員先休息會…
產品經理規劃新需求…
開發人員開發新需求功能
測試人員測試新功能

4.使用線程的線程池方法

JAVA通過Executors提供了四種線程池

單線程化線程池(newSingleThreadExecutor);
可控最大併發數線程池(newFixedThreadPool);
可回收緩存線程池(newCachedThreadPool);
支持定時與週期性任務的線程池(newScheduledThreadPool)。
單線程化線程池(newSingleThreadExecutor):優點，串行執行所有任務。

submit()：提交任務。

shutdown()：方法用來關閉線程池，拒絕新任務。

應用場景:串行執行所有任務。如果這個唯一的線程因爲異常結束，那麼會有一個新的線程來替代它。此線程池保證所有任務的執行順序按照任務的提交順序執行。

package com.wwj.javabase.thread.order;

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

/**
 * @author wwj
 * 通過SingleThreadExecutor讓線程按順序執行
 */
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("產品經理規劃新需求");
            }
        });

        final Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("開發人員開發新需求功能");
            }
        });

        Thread thread3 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                System.out.println("測試人員測試新功能");
            }
        });

        System.out.println("早上：");
        System.out.println("產品經理來上班了");
        System.out.println("測試人員來上班了");
        System.out.println("開發人員來上班了");
        System.out.println("領導吩咐:");
        System.out.println("首先，產品經理規劃新需求...");
        executorService.submit(thread1);
        System.out.println("然後，開發人員開發新需求功能...");
        executorService.submit(thread2);
        System.out.println("最後，測試人員測試新功能...");
        executorService.submit(thread3);
        executorService.shutdown();
    }
}

運行結果

早上：
產品經理來上班了
測試人員來上班了
開發人員來上班了
領導吩咐:
首先，產品經理規劃新需求…
然後，開發人員開發新需求功能…
最後，測試人員測試新功能…
產品經理規劃新需求
開發人員開發新需求功能
測試人員測試新功能

5.使用線程的Condition(條件變量)方法

Condition（條件變量）:通常與一個鎖關聯。需要在多個Contidion中共享一個鎖時，可以傳遞一個Lock/RLock實例給構造方法，否則它將自己生成一個RLock實例。

Condition中await()方法類似於Object類中的wait()方法。

Condition中await(long time,TimeUnit unit)方法類似於Object類中的wait(long time)方法。

Condition中signal()方法類似於Object類中的notify()方法。

Condition中signalAll()方法類似於Object類中的notifyAll()方法。

應用場景：Condition是一個多線程間協調通信的工具類，使得某個，或者某些線程一起等待某個條件（Condition）,只有當該條件具備( signal 或者 signalAll方法被帶調用)時 ，這些等待線程纔會被喚醒，從而重新爭奪鎖。

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(條件變量)實現線程按順序運行
 */
public class ThreadConditionDemo {

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

    /**
     * 爲什麼要加這兩個標識狀態?
     * 如果沒有狀態標識，當t1已經運行完了t2才運行，t2在等待t1喚醒導致t2永遠處於等待狀態
     */
    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("產品經理規劃新需求");
                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("開發人員先休息會...");
                        condition1.await();
                    }
                    System.out.println("開發人員開發新需求功能");
                    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("測試人員先休息會...");
                        condition2.await();
                    }
                    System.out.println("測試人員測試新功能");
                    lock.unlock();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });

        System.out.println("早上：");
        System.out.println("測試人員來上班了...");
        thread3.start();
        System.out.println("產品經理來上班了...");
        thread1.start();
        System.out.println("開發人員來上班了...");
        thread2.start();
    }
}

運行結果:這裏輸出會有很多種順序，主要是因爲線程進入的順序，造成鎖住線程的順序不一致

早上：
測試人員來上班了…
產品經理來上班了…
開發人員來上班了…
測試人員先休息會…
產品經理規劃新需求
開發人員開發新需求功能
測試人員測試新功能

6.使用線程的CountDownLatch（倒計數）方法

CountDownLatch:位於java.util.concurrent包下，利用它可以實現類似計數器的功能。

應用場景:比如有一個任務C，它要等待其他任務A,B執行完畢之後才能執行，此時就可以利用CountDownLatch來實現這種功能了。

package com.wwj.javabase.thread.order;

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

/**
 * @author wwj
 * 通過CountDownLatch（倒計數）使線程按順序執行
 */
public class ThreadCountDownLatchDemo {

    /**
     * 用於判斷線程一是否執行，倒計時設置爲1，執行後減1
     */
    private static CountDownLatch c1 = new CountDownLatch(1);

    /**
     * 用於判斷線程二是否執行，倒計時設置爲1，執行後減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("產品經理規劃新需求");
                //對c1倒計時-1
                c1.countDown();
            }
        });

        final Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    //等待c1倒計時，計時爲0則往下運行
                    c1.await();
                    System.out.println("開發人員開發新需求功能");
                    //對c2倒計時-1
                    c2.countDown();
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });

        Thread thread3 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    //等待c2倒計時，計時爲0則往下運行
                    c2.await();
                    System.out.println("測試人員測試新功能");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });

        System.out.println("早上：");
        System.out.println("測試人員來上班了...");
        thread3.start();
        System.out.println("產品經理來上班了...");
        thread1.start();
        System.out.println("開發人員來上班了...");
        thread2.start();
    }
}

運行結果

早上：
測試人員來上班了…
產品經理來上班了…
開發人員來上班了…
產品經理規劃新需求
開發人員開發新需求功能
測試人員測試新功能

7.使用CyclicBarrier(迴環柵欄)實現線程按順序運行

CyclicBarrier(迴環柵欄):通過它可以實現讓一組線程等待至某個狀態之後再全部同時執行。叫做迴環是因爲當所有等待線程都被釋放以後，CyclicBarrier可以被重用。我們暫且把這個狀態就叫做barrier，當調用await()方法之後，線程就處於barrier了。

應用場景:公司組織春遊,等待所有的員工到達集合地點才能出發，每個人到達後進入barrier狀態。都到達後，喚起大家一起出發去旅行。

package com.wwj.javabase.thread.order;

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

/**
 * @author wwj
 * 使用CyclicBarrier(迴環柵欄)實現線程按順序運行
 */
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("產品經理規劃新需求");
                    //放開柵欄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 {
                    //放開柵欄1
                    barrier1.await();
                    System.out.println("開發人員開發新需求功能");
                    //放開柵欄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 {
                    //放開柵欄2
                    barrier2.await();
                    System.out.println("測試人員測試新功能");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                } catch (BrokenBarrierException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });

        System.out.println("早上：");
        System.out.println("測試人員來上班了...");
        thread3.start();
        System.out.println("產品經理來上班了...");
        thread1.start();
        System.out.println("開發人員來上班了...");
        thread2.start();
    }
}

運行結果

早上：
測試人員來上班了…
產品經理來上班了…
開發人員來上班了…
產品經理規劃新需求
開發人員開發新需求功能
測試人員測試新功能

8.使用Sephmore(信號量)實現線程按順序運行

Sephmore(信號量):Semaphore是一個計數信號量,從概念上將，Semaphore包含一組許可證,如果有需要的話，每個acquire()方法都會阻塞，直到獲取一個可用的許可證,每個release()方法都會釋放持有許可證的線程，並且歸還Semaphore一個可用的許可證。然而，實際上並沒有真實的許可證對象供線程使用，Semaphore只是對可用的數量進行管理維護。

acquire():當前線程嘗試去阻塞的獲取1個許可證,此過程是阻塞的,當前線程獲取了1個可用的許可證，則會停止等待，繼續執行。

release():當前線程釋放1個可用的許可證。

應用場景:Semaphore可以用來做流量分流，特別是對公共資源有限的場景，比如數據庫連接。假設有這個的需求，讀取幾萬個文件的數據到數據庫中，由於文件讀取是IO密集型任務，可以啓動幾十個線程併發讀取，但是數據庫連接數只有10個，這時就必須控制最多隻有10個線程能夠拿到數據庫連接進行操作。這個時候，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(信號量)實現線程按順序運行
 */
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("產品經理規劃新需求");
                semaphore1.release();
            }
        });

        final Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
            @Override
            public void run() {
                try {
                    semaphore1.acquire();
                    System.out.println("開發人員開發新需求功能");
                    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("測試人員測試新功能");
                } catch (InterruptedException e) {
                    e.printStackTrace();
                }
            }
        });

        System.out.println("早上：");
        System.out.println("測試人員來上班了...");
        thread3.start();
        System.out.println("產品經理來上班了...");
        thread1.start();
        System.out.println("開發人員來上班了...");
        thread2.start();
    }
}

運行結果

早上：
測試人員來上班了…
產品經理來上班了…
開發人員來上班了…
產品經理規劃新需求
開發人員開發新需求功能
測試人員測試新功能

總結

看完了這麼多種方法，是不是對多線程有了更深入的瞭解呢?不妨自己試試吧(代碼拷貝均可運行)

使用的場景還有很多，根據開發需求場景，選擇合適的方法，達到事半功倍的效果。

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