【Java】有 A、B、C 三个线程，如何保证三个线程同时执行？在并发情况下，如何保证三个线程依次执行？如何保证三个线程有序交错执行？

终有救赎

发布于 2023-10-16 10:09:22

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发布于 2023-10-16 10:09:22

文章被收录于专栏：多线程

在多线程的面试中，经常会遇到三个类似的线程执行问题： Q1：有 A、B、C 三个线程，如何保证三个线程同时执行？ Q2：有 A、B、C 三个线程，在并发情况下，如何保证三个线程依次执行？ Q3：有 A、B、C 三个线程，如何保证三个线程有序交错执行？

Q1：有 A、B、C 三个线程，如何保证三个线程同时执行？

保证线程同时执行可以用于并发测试。可以使用倒计时锁CountDownLatch实现让三个线程同时执行。代码如下所示：

        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(1);

        executorService.submit(()->{
            try {
                countDownLatch.await();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            System.out.println("线程A执行，执行时间：" + System.currentTimeMillis());
        });

        executorService.submit(()->{
            try {
                countDownLatch.await();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            System.out.println("线程B执行，执行时间：" + System.currentTimeMillis());
        });

        executorService.submit(()->{
            try {
                countDownLatch.await();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            System.out.println("线程C执行，执行时间：" + System.currentTimeMillis());
        });

        countDownLatch.countDown();

打印内容如下，通过时间可以证明三个线程是同时执行的。

线程A执行，执行时间：1617811258309
线程C执行，执行时间：1617811258309
线程B执行，执行时间：1617811258309

让三个线程同时执行，也可以使用栅栏 CyvlivBarrier 来实现，当三个线程都到达栅栏处，才开始执行。

Q2：有 A、B、C 三个线程，在并发情况下，如何保证三个线程依次执行？

用 join 方法

使用 join() 方法可以保证线程的顺序执行。在 Java 中，join() 方法是用来等待一个线程执行完成的方法，当调用某个线程的 join() 方法时，当前线程会被阻塞，直到该线程执行完成后才会继续执行。

具体来说，我们可以在 T1 线程结束时调用 T2 的 join() 方法，这样 T2 就会等待 T1 执行完成后再开始执行；同理，在 T2 结束时调用 T3 的 join() 方法，以确保 T3 在 T2 执行完成后才开始执行。这样就可以保证 T1、T2、T3 按照顺序依次执行。

使用CountDownLatch（闭锁）

使用 CountDownLatch（闭锁）方法可以保证线程的顺序执行。CountDownLatch 是一个同步工具类，它可以让某个线程等待多个线程完成各自的工作之后再继续执行。

@Test
    public void testUseCountDownLatch() {
        ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();
        CountDownLatch aLatch = new CountDownLatch(1);
        CountDownLatch bLatch = new CountDownLatch(1);
        CountDownLatch cLatch = new CountDownLatch(1);

        executorService.submit(() -> {
            try {
                aLatch.await();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                System.out.println("A - " + i);
            }

            bLatch.countDown();
        });

        executorService.submit(() -> {
            try {
                bLatch.await();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                System.out.println("B - " + i);
            }

            cLatch.countDown();
        });

        executorService.submit(() -> {
            try {
                cLatch.await();
            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            }

            for (int i = 0; i < 10; i++) {
                System.out.println("C - " + i);
            }
        });

        aLatch.countDown();
    }

执行结果：

A - 0
A - 1
A - 2
A - 3
A - 4
B - 0
B - 1
B - 2
B - 3
B - 4
C - 0
C - 1
C - 2
C - 3
C - 4

volatile 使用一个变量进行判断执行哪个线程。没有轮到的线程在不停循环，没有停止线程

private volatile int count = 0;

/**
 * 使用一个变量进行判断执行哪个线程。没有轮到的线程在不停循环，没有停止线程
 */
public void useVolatile() {

    ExecutorService executorService = Executors.newCachedThreadPool();

    executorService.submit(() -> {
        while (true) {
            if (count == 0) {
                for (int i = 0; i < 5; i++) {
                    System.out.println("A - " + i);
                }
                count = 1;
                break;
            }
        }
    });

    executorService.submit(() -> {
        while (true) {
            if (count == 1) {
                for (int i = 0; i < 5; i++) {
                    System.out.println("B - " + i);
                }
                count = 2;
                break;
            }
        }
    });

    executorService.submit(() -> {
        while (true) {
            if (count == 2) {
                for (int i = 0; i < 5; i++) {
                    System.out.println("C - " + i);
                }
                count = 3;
                break;
            }
        }
    });
}

使用单个线程池

使用单个线程池可以保证t1、t2、t3顺序执行，因为单个线程池只有一个工作线程，每次只会执行一个任务。我们可以将t1、t2、t3三个任务按照顺序提交给单个线程池，这样就可以确保它们按照顺序依次执行。

Q3：有 A、B、C 三个线程，如何保证三个线程有序交错执行？

实现三个线程交错打印，可以使用ReentrantLock以及3个Condition来实现，代码如下所示：

package com.wangguitang.freedom.interview.concurrent;

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


public class ThreeThreadsAlternatePrint {

    private static final ReentrantLock lock = new ReentrantLock();
    private static Condition c1 = lock.newCondition();
    private static Condition c2 = lock.newCondition();
    private static Condition c3 = lock.newCondition();

    
    public static void main(String[] args) {

        new Thread(() -> {
            try {
                lock.lock();

                for (int i = 0; i < 10; i++) {
                    System.out.println("A - " + i);
                    c2.signal();
                    c1.await();
                }

            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }).start();

        new Thread(() -> {
            try {
                lock.lock();

                for (int i = 0; i < 10; i++) {
                    System.out.println("B - " + i);
                    c3.signal();
                    c2.await();
                }

            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }).start();

        new Thread(() -> {
            try {
                lock.lock();

                for (int i = 0; i < 10; i++) {
                    System.out.println("C - " + i);
                    c1.signal();
                    c3.await();
                }

            } catch (InterruptedException e) {
                e.printStackTrace();
            } finally {
                lock.unlock();
            }
        }).start();

    }
}

执行结果：

A - 0
B - 0
C - 0
A - 1
B - 1
C - 1
A - 2
B - 2
C - 2
A - 3
B - 3
C - 3
A - 4
B - 4
C - 4

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原始发表：2023-10-12，如有侵权请联系 cloudcommunity@tencent.com 删除

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