Java多线程实现顺序执行

Java多线程实现顺序执行

在 Java 编程里，多线程是一项强大的特性，它允许程序同时执行多个任务，从而提升程序的性能和响应能力。不过，有时候我们希望多个线程能够按照特定的顺序依次执行，而不是并发地随机执行。这篇博客会为 Java 详细介绍几种按意愿依次执行线程的方法。

1. 线程顺序执行的概念

正常情况下，Java 中的线程一旦启动，就会在操作系统的调度下并发执行，它们的执行顺序是不确定的。但在某些场景中，我们需要保证线程按照特定的顺序依次执行，比如线程 A 执行完之后线程 B 才能执行，线程 B 执行完之后线程 C 才能执行。

2.多线程中两种特殊的优先级设置方法

Java多线程库中有yield() 方法和 setPriority() 方法可以用于尝试控制线程的执行顺序。不过需要注意的是，yield() 和 setPriority() 并不能严格保证线程按意愿依次执行，它们只是给线程调度器提供一些建议。这里先简单介绍一下这两种方法的使用

2.1.yield方法

yield() 是 Thread 类的一个静态方法，当一个线程调用 yield() 方法时，它会告诉线程调度器自己愿意让出当前的 CPU 执行权，让其他具有相同优先级的线程有机会执行。但这只是一个建议，线程调度器可能会忽略这个建议，继续让当前线程执行。下面这段代码将t1设置为礼让线程，但是实际执行时，输出结果大多还是Thread 1,效果很不明显

public class Test01 {public static void main(String[] args) {Thread t1 = new Thread(() -> {Thread.yield();System.out.println("Thread 1");});Thread t2 = new Thread(() -> {System.out.println("Thread 2");});Thread t3 = new Thread(() -> {System.out.println("Thread 3");});t1.start();t2.start();t3.start();}
}

2.2.setPriority方法

setPriority() 是 Thread 类的一个实例方法，用于设置线程的优先级。线程的优先级范围是 1 到 10，其中 1 是最低优先级，10 是最高优先级，默认优先级是 5。线程调度器会倾向于让优先级高的线程先执行，但这也不是绝对的。下面这段代码将t1线程优先级设为最低，但是实际执行时，t1线程仍然经常第一个执行，效果同样不是很明显

public class Test01 {public static void main(String[] args) {Thread t1 = new Thread(() -> {System.out.println("Thread 1");});Thread t2 = new Thread(() -> {System.out.println("Thread 2");});Thread t3 = new Thread(() -> {System.out.println("Thread 3");});t1.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);t1.start();t2.start();t3.start();}
}

3. 使用 join() 方法

3.1 join() 方法的原理

join() 方法是 Thread 类的一个实例方法。当在一个线程中调用另一个线程的 join() 方法时，当前线程会被阻塞，直到被调用 join() 方法的线程执行完毕。也就是说，A线程等待B线程执行完毕，就需要在A线程中令B线程调用join方法

3.2 示例代码

public class Main {public static void main(String[] args) {Thread t1 = new Thread(() -> {System.out.println("Thread 1");});Thread t2 = new Thread(() -> {try {t1.join();} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}System.out.println("Thread 2");});Thread t3 = new Thread(() -> {try {t2.join();} catch (InterruptedException e) {throw new RuntimeException(e);}System.out.println("Thread 3");});t1.start();t2.start();t3.start();}
}

这段代码就可以实现严格控制线程的执行，无论执行多少次，永远都是线程t1,t2,t3依次执行。

4. 使用线程锁（synchronized）

对于线程锁实现多线程的顺序执行，我们先直接看代码

4.1.示例代码

public class OrderedExecution {private static final Object lock = new Object();private static int current = 1; // 控制执行顺序的状态变量public static void main(String[] args) {Thread t1 = new Thread(() -> {synchronized (lock) {while (current != 1) {  // 检查是否轮到自己执行try {lock.wait();    // 不是则等待} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}System.out.println("线程1执行");current = 2;           // 更新状态变量lock.notifyAll();      // 唤醒其他线程}});Thread t2 = new Thread(() -> {synchronized (lock) {while (current != 2) {try {lock.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}System.out.println("线程2执行");current = 3;lock.notifyAll();}});Thread t3 = new Thread(() -> {synchronized (lock) {while (current != 3) {try {lock.wait();} catch (InterruptedException e) {e.printStackTrace();}}System.out.println("线程3执行");current = 1;lock.notifyAll();}});t1.start();t2.start();t3.start();}
}

4.2.代码解析

先通过current变量（初始值为1）明确标记当前应执行的线程序号

在每个线程进入同步块后，会循环检查current是否匹配自己的序号，不匹配则调用wait()释放锁并等待

执行完的线程会更新current并调用notifyAll()，确保只有下一个序号对应的线程能通过条件检查

需要注意的是，这里的wait不能用sleep方法代替，因为sleep方法在睡眠时不会释放锁，从而导致死锁的形成

5. 总结

本文介绍了两种在 Java 中按意愿依次执行线程的方法：join() 方法和 线程锁synchronized。join() 方法是最简单的实现多线程顺序执行的方法，适合线程数量较少的场景；synchronized 则更灵活，适用于复杂的线程协作场景。除此之外，还有CountDownLatch，单线程线程池等常用方法可以实现多线程的顺序执行， 通过这些方法，可以更好地控制线程的执行顺序，编写出更稳定、可靠的多线程程序。