java线程池并行的几种方法

王大爷 2021年04月07日 375次浏览

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] 使用线程的join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。

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.wwj.javabase.thread.order; /** * @author wwj * 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() {            @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();                }            }        });         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

早上:

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。

package com.wwj.javabase.thread.order; /** * @author wwj * 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() {            @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

产品经理来上班了

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.wwj.javabase.thread.order; /** * @author wwj */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。

早上:

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.wwj.javabase.thread.order; import java.util.concurrent.ExecutorService;import java.util.concurrent.Executors; /** * @author wwj * 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("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

早上:

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方法被调用)时 ,这些等待线程才会被唤醒,从而重新争夺锁。

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(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() {            @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

早上:

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.wwj.javabase.thread.order; import java.util.concurrent.CountDownLatch; /** * @author wwj * 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("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

早上:

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.wwj.javabase.thread.order; import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;import java.util.concurrent.CyclicBarrier; /** * @author wwj * 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("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

早上:

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.wwj.javabase.thread.order; import java.util.concurrent.Semaphore;/** * @author wwj * 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() {            @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

早上:


总结

看完了这么多种方法,是不是对多线程有了更深入的了解呢?不妨自己试试吧(代码拷贝均可运行)

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。