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1、线程C需要等待线程AB执行完成才能执行
方法一:LockSupport + AtomicInteger
方法二 CountDownLatch(闭锁)
方法三:CyclicBarrier(栅栏)
2、有三个线程T1、T2、T3,如何保证顺序执行?
常规操作,启动三个线程,让其执行
2.1、Thread的join是用来同步的,底层其实是调用了 wait方法
2.2、wait和notify方法
2.3、Condition和Lock
2.4、使用CountDownLatch
2.4、使用CyclicBarrier
2.5、线程池Executors
2.6、Semaphore
2.7、CompletableFuture
1、线程C需要等待线程AB执行完成才能执行
用 AtomicInteger 做一个全局标识,用 LockSupport.park() 挂起线程C,线程A或B执行完成后各自减1,当标识为0时,给线程C颁发许可,让其继续执行。面试官接着问还有没有其它实现的方法,由于当时没有了解过 CountDownLatch(闭锁) 和 CyclicBarrier(栅栏),没有答出这两点。
方法一:LockSupport + AtomicInteger
先执行线程C,用 park() 挂起线程C,线程A、B各自执行完成时,flag 减1并判断是否为0,若为0则用unpark( c )给线程C颁发许可
public static void main(String[] args) {
AtomicInteger flag = new AtomicInteger(2);
Thread c = new Thread(()->{
System.out.println("线程C开启,等待线程A、B执行完成才继续执行");
LockSupport.park();
System.out.println("线程C开始执行");
});
c.start();
new Thread(()->{
System.out.println("线程A开始执行");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(new Random().nextInt(10));
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("线程A执行完成");
if (flag.decrementAndGet() == 0){
//唤醒指定线程
LockSupport.unpark(c);
}
}).start();
new Thread(()->{
System.out.println("线程B开始执行");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(new Random().nextInt(10));
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("线程B执行完成");
if (flag.decrementAndGet() == 0){
LockSupport.unpark(c);
}
}).start();
}
方法二 CountDownLatch(闭锁)
CountDownLatch 有一个计数器,countDown方法对计数器做减操作,await方法等待计数器达到0。所有await的线程都会阻塞直到计数器为0或者等待线程中断或者超时
public static void main(String[] args) {
CountDownLatch latch = new CountDownLatch(2);
new Thread(() -> {
System.out.println("线程A开始执行");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(new Random().nextInt(10));
latch.countDown();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("线程A执行完成");
}).start();
new Thread(() -> {
System.out.println("线程B开始执行");
try {
TimeUnit.SECONDS.sleep(new Random().nextInt(10));
latch.countDown();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("线程B执行完成");
}).start();
new Thread(() -> {
System.out.println("线程C开启,等待线程A、B执行完成才继续执行");
try {
latch.await();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("线程C执行完成");
}).start();
}
方法三:CyclicBarrier(栅栏)
栅栏类似于闭锁,它能阻塞一组线程直到某个事件发生。 栅栏与闭锁的关键区别在于,所有的线程必须同时到达栅栏位置,才能继续执行。闭锁用于等待事件,而栅栏用于等待其他线程。
public static void main(String[] args) {
CyclicBarrier barrier = new CyclicBarrier(3);
//只有所有线程执行到了 await(),所有线程才会继续往下执行
new Thread(() -> {
System.out.println("线程A开始执行");
try {
//执行业务
TimeUnit.SECONDS.sleep(new Random().nextInt(10));
System.out.println("线程A执行完成,等待其它线程一起冲破栅栏");
barrier.await();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("线程A执行完成");
}).start();
new Thread(() -> {
System.out.println("线程B开始执行");
try {
//执行业务
TimeUnit.SECONDS.sleep(new Random().nextInt(10));
System.out.println("线程B执行完成,等待其它线程一起冲破栅栏");
barrier.await();
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("线程B执行完成");
}).start();
new Thread(() -> {
try {
System.out.println("线程C开启,等待线程AB执行完成一起冲破栅栏");
barrier.await();
//执行业务
} catch (Exception e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("线程C执行完成");
}).start();
}
2、有三个线程T1、T2、T3,如何保证顺序执行?
常规操作,启动三个线程,让其执行
public class LockTest {
public static void main(String[] args) {
final Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("线程1");
}
});
final Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("线程2");
}
});
Thread t3 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("线程3");
}
});
t1.start();
t2.start();
t3.start();
}
}
线程2
线程1
线程3
调用三个线程的start方法,很明显是按照顺序调用的,但是每次运行出来的结果,基本上都不相同,随机性特别强。
2.1、Thread的join是用来同步的,底层其实是调用了 wait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。
public class LockTest {
public static void main(String[] args) {
Thread a = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("A");
}
});
a.start();
Thread b = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try{
a.join();
}catch(Exception e){
e.printStackTrace();
}
System.out.println("B");
}
});
b.start();
Thread c = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
b.join();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
System.out.println("C");
}
});
c.start();
}
}
A
B
C
我们让B线程调用a.join,C调用b.join,尽管是a,b,c分别start,执行顺序还是a,b,c。是因为join方法底层使用的是wait方法。
2.2、wait和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。
public class LockTest {
static Object o1 = new Object();
static Object o2 = new Object();
static Boolean flag1 = false;
static Boolean flag2 = false;
public static void main(String[] args) {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
synchronized (o1){
System.out.println("线程1");
flag1 = true;
o1.notify();
}
}
},"线程1").start();
new Thread(new Runnable() {
@SneakyThrows
@Override
public void run() {
synchronized (o1){
if(!flag1){
o1.wait();
}
synchronized (o2){
System.out.println("线程2");
o2.notify();
flag2 = true;
}
}
}
},"线程2").start();
new Thread(new Runnable() {
@SneakyThrows
@Override
public void run() {
synchronized (o2){
if(!flag2){
o2.wait();
}
System.out.println("线程3");
}
}
},"线程3").start();
}
}线程1
线程2
线程3
2.3、Condition和Lock
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。
public class LockTest {
static Lock lock = new ReentrantLock();
static Condition condition1 = lock.newCondition();
static Condition condition2 = lock.newCondition();
static Boolean flag1 = false;
static Boolean flag2 = false;
public static void main(String[] args) {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
lock.lock();
System.out.println("线程1");
flag1 = true;
condition1.signal();
lock.unlock();
}
}, "线程1").start();
new Thread(new Runnable() {
@SneakyThrows
@Override
public void run() {
lock.lock();
if (!flag1) {
condition1.await();
}
System.out.println("线程2");
condition2.signal();
flag2 = true;
lock.unlock();
}
}, "线程2").start();
new Thread(new Runnable() {
@SneakyThrows
@Override
public void run() {
lock.lock();
if (!flag2) {
condition2.wait();
}
System.out.println("线程3");
lock.unlock();
}
}, "线程3").start();
}
线程1
线程2
线程3
2.4、使用CountDownLatch
CountDownLatch是一种同步辅助,在AQS基础之上实现的一个并发工具类,让我们多个线程执行任务时,需要等待线程执行完成后,才能执行下面的语句,之前线程操作时是使用 Thread.join方法进行等待 。
CountDownLatch能够使一个线程在等待另外一些线程完成各自工作之后,再继续执行。它相当于是一个计数器,这个计数器的初始值就是线程的数量,每当一个任务完成后,计数器的值就会减一,当计数器的值为 0 时,表示所有的线程都已经任务了,然后在 CountDownLatch 上等待的线程就可以恢复执行接下来的任务。
public class LockTest {
public static void main(String[] args) {
/**
* 创建线程类的时候,将上一个计数器和本线程计数器传入。运行前业务执行上一个计数
器.await, 执行后本计数器.countDown。
*/
CountDownLatch c1 = new CountDownLatch(0);
CountDownLatch c2 = new CountDownLatch(1);
CountDownLatch c3 = new CountDownLatch(1);
new Thread(new Target(c1,c2),"线程1").start();
new Thread(new Target(c2,c3),"线程2").start();
new Thread(new Target(c3,c3),"线程3").start();
}
static class Target implements Runnable{
private CountDownLatch c1;
private CountDownLatch c2;
public Target(CountDownLatch c1,CountDownLatch c2)
{
this.c1 = c1;
this.c2 = c2;
}
@SneakyThrows
@Override
public void run() {
// 等待线程1执行完毕线程2开始执行,因为线程1开始立马就会执行(count=0
c1.await();
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
c2.countDown();
}
}
}
public class LockTest {
static CountDownLatch c1 = new CountDownLatch(1);
static CountDownLatch c2 = new CountDownLatch(1);
public static void main(String[] args) {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("线程1");
c1.countDown();
}
}, "线程1").start();
new Thread(new Runnable() {
@SneakyThrows
@Override
public void run() {
c1.await();
System.out.println("线程2");
c2.countDown();
}
}, "线程2").start();
new Thread(new Runnable() {
@SneakyThrows
@Override
public void run() {
c2.await();
System.out.println("线程3");
}
}, "线程3").start();
}
}
2.4、使用CyclicBarrier
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。
public class LockTest {
static CyclicBarrier barrier1 = new CyclicBarrier(1);
static CyclicBarrier barrier2 = new CyclicBarrier(1);
public static void main(String[] args) {
new Thread(new Runnable() {
@SneakyThrows
@Override
public void run() {
System.out.println("线程1");
barrier1.await();
}
}).start();
new Thread(new Runnable() {
@SneakyThrows
@Override
public void run() {
barrier1.await();
System.out.println("线程2");
barrier2.await();
}
}).start();
new Thread(new Runnable() {
@SneakyThrows
@Override
public void run() {
barrier2.await();
System.out.println("线程3");
}
}).start();
}
}
2.5、线程池Executors
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。
public class LockTest {
public static void main(String[] args) {
ExecutorService executorService = Executors.newSingleThreadExecutor();
Thread t1 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("线程1");
}
});
Thread t2 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("线程2");
}
});
Thread t3 = new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("线程3");
}
});
executorService.submit(t1);
executorService.submit(t2);
executorService.submit(t3);
executorService.shutdown();
}
}
2.6、Semaphore
Semaphore(信号量):Semaphore是一个计数信号量。
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。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。
public class LockTest {
private static Semaphore semaphore1 = new Semaphore(0);
private static Semaphore semaphore2 = new Semaphore(0);
public static void main(String[] args) {
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
System.out.println("线程1");
semaphore1.release();
}
}).start();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
semaphore1.acquire();
System.out.println("线程2");
semaphore2.release();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}).start();
new Thread(new Runnable() {
@Override
public void run() {
try {
semaphore2.acquire();
System.out.println("线程3");
semaphore2.release();
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}).start();
}
}
2.7、CompletableFuture
在Java 8问世前想要实现任务的回调,一般有以下两种方式:
- 借助Future isDone轮询以判断任务是否执行结束,并获取结果。
- 借助Guava类库ListenableFuture、FutureCallback。(netty也有类似的实现)
Java 8 CompletableFuture弥补了Java在异步编程方面的弱势。
在Java中异步编程,不一定非要使用rxJava,Java本身的库中的CompletableFuture可以很好的应对大部分的场景。
Java8新增的CompletableFuture则借鉴了Netty等对Future的改造,简化了异步编程的复杂性,并且提供了函数式编程的能力 。
使用Future获得异步执行结果时,要么调用阻塞方法get(),要么轮询看isDone()是否为true,这两种方法都不是很好,因为主线程也会被迫等待。
从Java 8开始引入了CompletableFuture,它针对Future做了改进,可以传入回调对象,当异步任务完成或者发生异常时,自动调用回调对象的回调方法。
public class LockTest {
public static void main(String[] args) {
Thread t1 = new Thread(new Work(), "线程1");
Thread t2 = new Thread(new Work(), "线程2");
Thread t3 = new Thread(new Work(), "线程3");
CompletableFuture.runAsync(() -> t1.start()).thenRun(() -> t2.start()).thenRun(() -> t3.start());
}
static class Work implements Runnable {
@Override
public void run() {
System.out.println(Thread.currentThread().getName());
}
}
}