看到一篇比较用心的总结,涉及到很多知识点,转来保存,而且我把里面的每个方法都试了一遍,亲测没问题
此次转载,还新增了一些说明和结构
我的总结:
其实,让线程按顺序执行,其实就是一个让多线程强行串行化的过程。使用的场景比较少,但对于学习这些知识点,确实是一个好的切入口,通过这个可以清晰的感觉到,线程直接的互相等待,互相制约。
对于我来说,平时使用CountDownLatch的次数最多。
一、前言
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:
1.1、使用线程的join方法
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。
1.2、使用主线程的join方法
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。
1.3、使用线程的wait方法
Java实现生产者消费者的方式。
1.4、使用线程的线程池方法
线程池的相关解释可以看我这篇文章
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。
1.5、使用线程的Condition(条件变量)方法
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。
1.6、使用线程的CountDownLatch(倒计数)方法
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。
1.7、使用线程的CyclicBarrier(回环栅栏)方法
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。
1.8、使用线程的Semaphore(信号量)方法
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。
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。
2.1 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.线程;/*** @Auther: curry.zhang* @Date: 2019/9/23 16:04* @Description: 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() {@Overridepublic void run() {System.out.println("产品经理规划新需求");}});final Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic 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() {@Overridepublic 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
2.2、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。
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。
package com.线程;/*** @Auther: curry.zhang* @Date: 2019/9/23 16:43* @Description: 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() {@Overridepublic void run() {System.out.println("产品经理正在规划新需求...");}});final Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {System.out.println("开发人员开发新需求功能");}});final Thread thread3 = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic 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:
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
2.3、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.线程;/*** @Auther: curry.zhang* @Date: 2019/9/23 16:48* @Description:*/
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() {@Overridepublic 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() {@Overridepublic 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() {@Overridepublic 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:
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...
测试人员先休息会...
开发人员开发新需求功能
测试人员测试新功能
2.4、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.线程;import java.util.concurrent.ExecutorService;
import java.util.concurrent.Executors;/*** @Auther: curry.zhang* @Date: 2019/9/23 16:52* @Description: 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() {@Overridepublic void run() {System.out.println("产品经理规划新需求");}});final Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {System.out.println("开发人员开发新需求功能");}});Thread thread3 = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic 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
2.5、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。
package com.线程;import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;/*** @Auther: curry.zhang* @Date: 2019/9/23 17:02* @Description: 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() {@Overridepublic 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() {@Overridepublic 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() {@Overridepublic 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:
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
2.6、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。
package com.线程;import java.util.concurrent.CountDownLatch;/*** @Auther: curry.zhang* @Date: 2019/9/23 17:05* @Description:*/
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() {@Overridepublic void run() {System.out.println("产品经理规划新需求");//对c1倒计时-1c1.countDown();}});final Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic 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-1c2.countDown();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}});Thread thread3 = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic 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
2.7、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。
package com.线程;import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;/*** @Auther: curry.zhang* @Date: 2019/9/23 17:16* @Description: 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() {@Overridepublic void run() {try {System.out.println("产品经理规划新需求");//放开栅栏1barrier1.await();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();} catch (BrokenBarrierException e) {e.printStackTrace();}}});final Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {try {//放开栅栏1barrier1.await();System.out.println("开发人员开发新需求功能");//放开栅栏2barrier2.await();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();} catch (BrokenBarrierException e) {e.printStackTrace();}}});final Thread thread3 = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic void run() {try {//放开栅栏2barrier2.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
2.8、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。
package com.线程;import java.util.concurrent.Semaphore;/*** @Auther: curry.zhang* @Date: 2019/9/23 17:09* @Description: 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() {@Overridepublic void run() {System.out.println("产品经理规划新需求");semaphore1.release();}});final Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {@Overridepublic 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() {@Overridepublic 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