java多线程如何保证线程顺序执行

Java多线程如何保证线程顺序执行

在Java中，多线程编程是非常常见的场景，尤其是在需要处理大量并发任务的情况下。然而，有时我们希望线程按照特定的顺序执行，而不是并发执行。本文将介绍如何使用Java的线程同步机制来实现线程顺序执行，并通过一个具体的问题来演示。

问题描述

假设我们有一个任务队列，其中包含了一系列需要按照顺序执行的任务。每个任务都是一个独立的线程，并且它们之间有依赖关系，即后一个任务依赖于前一个任务的结果。

我们需要实现一个机制，使得这些任务能够按照顺序执行，即每个任务在前一个任务执行完成之后开始执行。同时，我们还需要能够获取每个任务的执行结果。

解决方案

为了实现线程顺序执行，我们可以使用Java的线程同步机制，特别是wait()和notify()方法。下面是一个基本的实现方案：

1. 创建一个任务队列，用于存储任务和它们的执行结果。我们可以使用LinkedList来实现。

import java.util.LinkedList;

public class TaskQueue {
    private LinkedList<Runnable> tasks = new LinkedList<>();
    private LinkedList<Object> results = new LinkedList<>();

    public synchronized void addTask(Runnable task) {
        tasks.add(task);
        notifyAll();
    }

    public synchronized Object getResult() throws InterruptedException {
        while (results.isEmpty()) {
            wait();
        }
        return results.removeFirst();
    }

    public synchronized void setResult(Object result) {
        results.add(result);
        notifyAll();
    }

    public synchronized int size() {
        return tasks.size();
    }
}

2. 创建一个任务执行器，它会从任务队列中获取任务并执行。

public class TaskExecutor implements Runnable {
    private TaskQueue taskQueue;

    public TaskExecutor(TaskQueue taskQueue) {
        this.taskQueue = taskQueue;
    }

    @Override
    public void run() {
        while (taskQueue.size() > 0) {
            Runnable task = null;
            try {
                task = taskQueue.getTask();
            } catch (InterruptedException e) {
                // 处理中断异常
                Thread.currentThread().interrupt();
            }
            task.run();
        }
    }
}

3. 创建一些具体的任务，它们实现了Runnable接口，并在run()方法中执行具体的业务逻辑。

public class MyTask implements Runnable {
    private TaskQueue taskQueue;
    private String name;

    public MyTask(TaskQueue taskQueue, String name) {
        this.taskQueue = taskQueue;
        this.name = name;
    }

    @Override
    public void run() {
        // 执行任务逻辑
        // ...

        // 设置任务结果
        Object result = ...;
        taskQueue.setResult(result);
    }
}

4. 创建一个主线程，它会添加任务到任务队列并等待任务执行完成。

public class MainThread {
    public static void main(String[] args) {
        TaskQueue taskQueue = new TaskQueue();
        Thread executorThread = new Thread(new TaskExecutor(taskQueue));
        executorThread.start();

        // 创建任务并添加到任务队列
        MyTask task1 = new MyTask(taskQueue, "Task 1");
        MyTask task2 = new MyTask(taskQueue, "Task 2");
        // ...

        taskQueue.addTask(task1);
        taskQueue.addTask(task2);
        // ...

        // 等待任务执行完成
        try {
            Object result1 = taskQueue.getResult();
            Object result2 = taskQueue.getResult();
            // ...
        } catch (InterruptedException e) {
            // 处理中断异常
            Thread.currentThread().interrupt();
        }
    }
}

序列图

下面是一个基于Mermaid语法的序列图，用于展示上述方案中各个组件之间的交互过程。

sequenceDiagram
    participant MainThread
    participant TaskExecutor
    participant TaskQueue
    participant MyTask

    MainThread->>TaskQueue: addTask(task1)
    TaskQueue->>TaskExecutor: notifyAll()
    TaskExecutor->>TaskQueue: getTask()
    TaskQueue-->>TaskExecutor: task1
    TaskExecutor->>MyTask: run()
    MyTask->>TaskQueue: setResult(result)
    TaskQueue->>MainThread: notifyAll()
    MainThread->>TaskQueue: getResult()
    TaskQueue-->>MainThread: result1
    MainThread->