8种方法实现线程顺序执行

本文使用8种方法实现在多线程中让线程按顺序运行：

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/notify方法
4. 使用单线程化线程池
5. 使用线程的Condition(条件变量)
6. 使用线程的CountDownLatch(倒计数)
7. 使用线程的CyclicBarrier(回环栅栏)
8. 使用线程的Semaphore(信号量)

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。

package com.justxzm.thread;

public class ThreadJoinDemo {
	public static void main(String[] args) {
		final Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				System.out.println("开始执行线程1。");
			}
		});

		final Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				try {
					thread1.join();
					System.out.println("线程1执行完成，开始执行线程2。");
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}
		});

		Thread thread3 = new Thread(new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				try {
					thread2.join();
					System.out.println("线程2执行完成，开始执行线程3。");
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}
		});

		thread3.start();
		thread1.start();
		thread2.start();
	}
}

开始执行线程1。
线程1执行完成，开始执行线程2。
线程2执行完成，开始执行线程3。

使用主线程的join方法

package com.justxzm.thread;

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("开始执行线程1...");
			}
		});

		final Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				System.out.println("开始执行线程2...");
			}
		});

		final Thread thread3 = new Thread(new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				System.out.println("开始执行线程3...");
			}
		});
		thread1.start();
		//父进程调用子进程的join()方法后，需要等待子进程运行完再继续运行。
		thread1.join();
		thread2.start();
		thread2.join();
		thread3.start();
	}
}

开始执行线程1...
开始执行线程2...
开始执行线程3...

使用线程的wait/notify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.justxzm.thread;

public class ThreadWaitDemo {
	private static Object myLock = new Object();

	// 线程执行完成标识
	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 (myLock) {
					System.out.println(">>线程1获得锁和执行权");
					t1Run = true;
					myLock.notify();
					System.out.println("【线程1执行完成，释放锁】");
				}
			}
		});

		final Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				synchronized (myLock) {
					try {
						System.out.println(">>线程2获得锁和执行权");
						if (!t1Run) {
							System.out.println("!!线程1未运行，线程2释放锁让出执行权...");
							myLock.wait();
							System.out.println("线程2重新获得锁，继续运行...");
						}
						t2Run = true;
						myLock.notify();
						System.out.println("【线程2执行完成，释放锁】");
					} catch (InterruptedException e) {
						e.printStackTrace();
					}
				}
			}
		});

		Thread thread3 = new Thread(new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				synchronized (myLock) {
					try {
						System.out.println(">>线程3获得锁和执行权");
						if (!t1Run) {
							System.out.println("!!线程1未运行，线程3释放锁让出执行权...");
							myLock.wait();
							System.out.println("线程3重新获得锁，继续运行...");
						}
						if (!t2Run) {
							System.out.println("!!线程2未运行，线程3释放锁让出执行权...");
							myLock.notify();
							myLock.wait();
							System.out.println("线程3重新获得锁，继续运行...");
						}
						System.out.println("【线程3执行完成，释放锁】");
					} catch (InterruptedException e) {
						e.printStackTrace();
					}
				}
			}
		});
		thread3.start();
		thread2.start();
		thread1.start();
	}
}

>>线程3获得锁和执行权
!!线程1未运行，线程3释放锁让出执行权...
>>线程2获得锁和执行权
!!线程1未运行，线程2释放锁让出执行权...
>>线程1获得锁和执行权
【线程1执行完成，释放锁】
线程3重新获得锁，继续运行...
!!线程2未运行，线程3释放锁让出执行权...
线程2重新获得锁，继续运行...
【线程2执行完成，释放锁】
线程3重新获得锁，继续运行...
【线程3执行完成，释放锁】

使单线程化线程池

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.justxzm.thread;

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

/**
 * 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() {
			@Override
			public void run() {
				System.out.println("开始执行线程1...");
			}
		});

		final Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				System.out.println("开始执行线程2...");
			}
		});

		Thread thread3 = new Thread(new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				System.out.println("开始执行线程3...");
			}
		});

		executorService.submit(thread1);
		executorService.submit(thread2);
		executorService.submit(thread3);
		executorService.shutdown();
	}
}

开始执行线程1...
开始执行线程2...
开始执行线程3...

使用线程的Condition(条件变量)

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方法被调用)时 ，这些等待线程才会被唤醒，从而重新争夺锁。

package com.justxzm.thread;

import java.util.concurrent.locks.Condition;
import java.util.concurrent.locks.Lock;
import java.util.concurrent.locks.ReentrantLock;

/**
 * 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();

	//线程执行完成标识
	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(">>开始执行线程1...");
				t1Run = true;
				condition1.signal();
				System.out.println("【线程1执行完成】");
				lock.unlock();
			}
		});

		final Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				lock.lock();
				try {
					System.out.println(">>开始执行线程2...");
					if (!t1Run) {
						System.out.println("!!线程1未执行，线程2让出执行权...");
						condition1.await();
						System.out.println("线程2重新获得锁，继续执行...");
					}
					t2Run = true;
					condition2.signal();
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
				System.out.println("【线程2执行完成】");
				lock.unlock();
			}
		});

		Thread thread3 = new Thread(new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				lock.lock();
				try {
					System.out.println(">>开始执行线程3...");
					if (!t2Run) {
						System.out.println("!!线程2未执行，线程3让出执行权...");
						condition2.await();
						System.out.println("线程3重新获得锁，继续执行...");
					}
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
				System.out.println("【线程3执行完成】");
				lock.unlock();
			}
		});
		thread3.start();
		thread2.start();
		thread1.start();
	}
}

>>开始执行线程3...
!!线程2未执行，线程3让出执行权...
>>开始执行线程2...
!!线程1未执行，线程2让出执行权...
>>开始执行线程1...
【线程1执行完成】
线程2重新获得锁，继续执行...
【线程2执行完成】
线程3重新获得锁，继续执行...
【线程3执行完成】

使用线程的CountDownLatch(倒计数)

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.justxzm.thread;

import java.util.concurrent.CountDownLatch;

/**
 * 通过CountDownLatch（倒计数）使线程按顺序执行
 */
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(">>开始执行线程1...");
				//TODO
				System.out.println("【线程1执行完成】");
				// 对c1倒计时-1
				c1.countDown();
			}
		});

		final Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				try {
					System.out.println(">>开始执行线程2...");
					// 等待c1倒计时，计时为0则往下运行
					c1.await();
					System.out.println("线程1执行完成，继续执行线程2...");
					//TODO
					System.out.println("【线程2执行完成】");
					// 对c2倒计时-1
					c2.countDown();
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}
		});

		Thread thread3 = new Thread(new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				try {
					System.out.println(">>开始执行线程3...");
					// 等待c2倒计时，计时为0则往下运行
					c2.await();
					System.out.println("线程2执行完成，继续执行线程3...");
					//TODO
					System.out.println("【线程3执行完成】");
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}
		});
		thread3.start();
		thread2.start();
		thread1.start();
	}
}

>>开始执行线程3...
>>开始执行线程2...
>>开始执行线程1...
【线程1执行完成】
线程1执行完成，继续执行线程2...
【线程2执行完成】
线程2执行完成，继续执行线程3...
【线程3执行完成】

使用CyclicBarrier(回环栅栏)

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.justxzm.thread;

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

/**
 * 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() {
			@Override
			public void run() {
				try {
					System.out.println(">>开始执行线程1...");
					//TODO
					System.out.println("【线程1执行完成】");
					// 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 {
					System.out.println(">>开始执行线程2...");
					// 放开栅栏1
					barrier1.await();
					System.out.println("线程1执行完成，执行线程2继续执行...");
					//TODO
					System.out.println("【线程2执行完成】");
					// 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 {
					System.out.println(">>开始执行线程3...");
					// 放开栅栏2
					barrier2.await();
					System.out.println("线程2执行完成，执行线程3继续执行...");
					//TODO
					System.out.println("【线程3执行完成】");
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				} catch (BrokenBarrierException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}
		});
		thread3.start();
		thread2.start();
		thread1.start();
	}
}

>>开始执行线程3...
>>开始执行线程2...
>>开始执行线程1...
【线程1执行完成】
线程1执行完成，执行线程2继续执行...
【线程2执行完成】
线程2执行完成，执行线程3继续执行...
【线程3执行完成】

使用线程的Sephmore(信号量)

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.justxzm.thread;

import java.util.concurrent.Semaphore;

/**
 * 使用Sephmore(信号量)实现线程按顺序运行
 */
public class SemaphoreDemo {
	private static Semaphore semaphore1 = new Semaphore(0);
	private static Semaphore semaphore2 = new Semaphore(0);

	public static void main(String[] args) {
		final Thread thread1 = new Thread(new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				System.out.println(">>开始执行线程1...");
				// TODO
				System.out.println("【线程1执行完成】");
				semaphore1.release();
			}
		});

		final Thread thread2 = new Thread(new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				try {
					semaphore1.acquire();
					System.out.println(">>开始执行线程2...");
					// TODO
					System.out.println("【线程2执行完成】");
					semaphore2.release();
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}
		});

		Thread thread3 = new Thread(new Runnable() {
			@Override
			public void run() {
				try {
					semaphore2.acquire();
					System.out.println(">>开始执行线程3...");
					// TODO
					System.out.println("【线程3执行完成】");
					semaphore2.release();
				} catch (InterruptedException e) {
					e.printStackTrace();
				}
			}
		});
		thread3.start();
		thread2.start();
		thread1.start();
	}
}

>>开始执行线程1...
【线程1执行完成】
>>开始执行线程2...
【线程2执行完成】
>>开始执行线程3...
【线程3执行完成】