多線程如何按指定順序同步執行

筆者今天看到一個有趣的面試題，如何讓多個線程按照既定的順序依次執行？比如每個線程輸出一個整數，

那么期望就是這樣的：0，1，2，3，4，5，6，7，8，9. 而不是0，2，4，1，3，5，8，7，9，6

乍一看，這不是反人性的考題嗎？多線程本來就以亂序執行出名的。稍加思索，想到3種解決方案，分別用代碼實現之。

 

方法1 使用newSingleThreadExecutor

newSingleThreadExecutor返回僅僅包含一個線程的線程池,將多個任務交給此Executor時，這個線程池處理完一個任務后接着處理下一個任務，這樣就保證了執行順序，先提交先執行。如果當前線程意外終止，會創建一個新線程繼續執行任務。

示例代碼如下：

ExecutorService pool = Executors.newSingleThreadExecutor();
        for(int i=0;i<1000;++i) {
            final int number = i;
            pool.execute(()-> {
                System.out.println("I am " + number);
            } );
        }
pool.shutdown();

 

方法2 使用join方法

When we call this method using a thread object, it suspends the execution of the calling thread until the object called finishes its execution.

英語原版其實很拗口，不好理解。簡單點說，就是某個線程A調用join，其他線程就要乖乖等A執行完畢才能執行。

示例代碼如下：

public class Worker implements Runnable {

    private int number;
    public Worker(int i) {
        number = i;
    }
    
    @Override
    public synchronized void run() {
        System.out.println("I am " + number);
    }
}

public class TestWorker {

    public static void main(String[] args) {
        
        for(int j=0;j<1000;++j) {
            Thread thread = new Thread(new Worker(j));
            thread.start();
            try {
                thread.join();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
    }
}

 

方法3 使用ThreadPoolExecutor，設置它的核心線程數為1

我們先分析一下ThreadPoolExecutor,其構造函數如下

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,

                              int maximumPoolSize,

                              long keepAliveTime,

                              TimeUnit unit,

                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,

                              ThreadFactory threadFactory,

                              RejectedExecutionHandler handler)

各個參數含義如下：

1、corePoolSize, 核心線程數，建議和cpu的核心數一樣，當有任務提交，檢測當前線程池內的線程數小於corePoolSize的話，新建線程執行任務，直到達到corePoolSize。線程池內的線程數大於等於corePoolSize時，將任務放入workQueue等待。

2、maximumPoolSize，允許線程池內最大線程數，當隊列滿了之后，如果線程池內的線程數小於maximumPoolSize新建線程，如果大於等於執行拒絕策略。

3、keepAliveTime，線程最大空閑時間，如果設置60s，那么線程空閑60s后自動結束。

unit，時間單位分鍾，秒等等。

4、workQueue，線程數超過corePoolSize存放任務的地方。

5、threadFactory，線程工廠，默認的即可。

6、handler，拒絕策略，分4種，AbortPolicy直接拋出異常、DiscardPolicy悄悄拋棄不執行、CallerRunsPolicy（調用者運行）：該策略既不會拋棄任務也不會拋出異常，而是將這個任務退回給調用者，從而降低新任務的流量；、DiscardOldestPolicy（拋棄最舊的）

 示例代碼如下：

ExecutorService pool = new ThreadPoolExecutor(1, 1000, 300, TimeUnit.SECONDS, 
                new LinkedBlockingQueue<Runnable>(1000),Executors.defaultThreadFactory(), 
                new ThreadPoolExecutor.AbortPolicy());
        for(int i=0;i<1000;++i) {
            final int number = i;
            pool.execute(()-> {
                System.out.println("I am " + number);
            } );
        }
pool.shutdown();

 

4. 執行結果

I am 0
I am 1
I am 2
I am 3
I am 4
I am 5
I am 6
I am 7
I am 8
I am 9
I am 10

。。。

I am 990
I am 991
I am 992
I am 993
I am 994
I am 995
I am 996
I am 997
I am 998
I am 999