java编程基础-Java多线程的调度

发布于：2021-12-14 10:53:18  栏目：技术文档

　　有多个线程，如何控制它们执行的先后次序？

　　方法一：设置线程优先级。

　　java.lang.Thread 提供了 setPriority(int newPriority) 方法来设置线程的优先级，但线程的优先级是无法保障线程的执行次序的，优先级只是提高了优先级高的线程获取 CPU 资源的概率。也就是说，这个方法不靠谱。

　　方法二：使用线程合并。

　　使用 java.lang.Thread 的 join() 方法。比如有线程 a，现在当前线程想等待 a 执行完之后再往下执行，那就可以使用 a.join()。一旦线程使用了 a.join()，那么当前线程会一直等待 a 消亡之后才会继续执行。什么时候 a 消亡？a 的 run() 方法执行结束了 a 就消亡了。

　　这个方法可以有效地进行线程调度，但却只能局限于等待一个线程的执行调度。如果要等待 N 个线程的话，显然是无能为力了。而且等待线程必须在被等待线程消亡后才得到继续执行的指令，无法做到两个线程真正意义上的并发，灵活性较差。

　　方法三：使用线程通信。

　　java.lang.Object 提供了可以进行线程间通信的 wait 与 notify 、notifyAll 等方法。每个 Java 对象都有一个隐性的线程锁的概念，通过这个线程锁的概念我们让线程间可以进行通信，各线程不再埋头单干。著名的“生产者-消费者”模型就是基于这个原理实现的。

　　这个方法也可以有效地进行线程调度，而且也不仅仅局限于等待一个线程的执行调度，具有很大程度上的灵活性。但操作复杂，不易控制容易造成混乱，程序维护起来也不太方便。

　　方法四：使用闭锁。

　　闭锁就像一扇门，在先决条件未达成之前这扇门是闭着的，线程无法通过，先决条件达成之后，闭锁打开，线程就可以继续执行了。

　　java.util.concurrent.CountDownLatch 是一个很实用的闭锁实现，它提供了 countDown() 和 await() 方法达成线程执行队列，这个方法最适合 M 个线程等待 N 个线程执行结束再执行的情况。首先初始化一个 CountDownLatch 对象，比如 CountDownLatch doneSignal=new CountDownLatch(N);该对象具有 N 作为计数阀值，每个被等待线程通过对 doneSignal 对象的持有，使用 countDown() 可以将 doneSignal 的计数阀值减一；每个等待线程通过对 doneSignal 对象的持有，使用 await() 阻塞当前线程，直到 doneSignal 计数阀值减为 0，才继续往下执行。

　　这个方法也可以有效地进行线程调度，而且游戏账号拍卖比方法三更易于管理，开发者只需控制好 CountDownLatch 即可。但线程执行次序管理相对单一，它只是指出当前等待线程的数量，而且 CountDownLatch 的初始阀值一旦设置就只能递减下去，无法重置。如需递减过程中进行阀值的重置可以参考

　　java.util.concurrent.CyclicBarrier。

　　不管如何，CountDownLatch 对于一定条件下的线程队列的达成还是很有用的。对于复杂环境下的线程管理还是卓有成效的。所以熟悉和把握对它的使用还是很有必要的。

　　以下是一个实际项目中 CountDownLatch 的使用的例子：

　　1. private Map afterDecryptFilePathMap=new HashMap();//TODO 注意容器垃圾数据的清理工作

　　2. class DecryptRunnable implements Runnable {

　　3. private ServerFileBean serverFile;

　　4. private Long fid;//指向解密文件

　　5. private CountDownLatch decryptSignal;

　　6. protected DecryptRunnable(Long fid, ServerFileBean serverFile, CountDownLatch decryptSignal) {

　　7. this.fid=fid;

　　8. this.serverFile=serverFile;

　　9. this.decryptSignal=decryptSignal;

　　10. }

　　11. @Override

　　12. public void run() {

　　13. //开始解密

　　14. String afterDecryptFilePath=null;

　　15. DecryptSignalAndPath decryptSignalAndPath=new DecryptSignalAndPath();

　　16. decryptSignalAndPath.setDecryptSignal(decryptSignal);

　　17. afterDecryptFilePathMap.put(fid, decryptSignalAndPath);

　　18. afterDecryptFilePath=decryptFile(serverFile);

　　19. decryptSignalAndPath.setAfterDecryptFilePath(afterDecryptFilePath);

　　20. decryptSignal.countDown();//通知所有阻塞的线程

　　21. }

　　22.

　　23. }

　　24. class DecryptSignalAndPath {

　　25. private String afterDecryptFilePath;

　　26. private CountDownLatch decryptSignal;

　　27. public String getAfterDecryptFilePath() {

　　28. return afterDecryptFilePath;

　　29. }

　　30. public void setAfterDecryptFilePath(String afterDecryptFilePath) {

　　31. this.afterDecryptFilePath=afterDecryptFilePath;

　　32. }

　　33. public CountDownLatch getDecryptSignal() {

　　34. return decryptSignal;

　　35. }

　　36. public void setDecryptSignal(CountDownLatch decryptSignal) {

　　37. this.decryptSignal=decryptSignal;

　　38. }

　　39. }

　　需要先执行的，被等待线程在这里加入：

　　1. CountDownLatch decryptSignal=new CountDownLatch(1);

　　2. new Thread(new DecryptRunnable(fid, serverFile, decryptSignal)).start();//无需拿到新线程句柄，由 CountDownLatch 自行跟踪

　　3. try {

　　4. decryptSignal.await();

　　5. } catch (InterruptedException e) {

　　6. // TODO Auto-generated catch block

　　7. }

　　需要后执行，等待的线程可以这样加入：

　　1. CountDownLatch decryptSignal=afterDecryptFilePathMap.get(fid).getDecryptSignal();

　　2.

　　3. try {

　　4. decryptSignal.await();

　　5. } catch (InterruptedException e) {

　　6. // TODO Auto-generated catch block

　　7. }

　　当然，这也仅仅只是一个简单的 CountDownLatch 的使用展示，对于 CountDownLatch 来说有点大材小用了，因为它可以胜任更复杂的多线程环境。示例中的案例完全可以使用线程通信进行搞定。因为 CountDownLatch 的阀值初始为 1，所以这里甚至完全可以使用方法二所说的线程的合并进行取代。

　　如果读者觉得以上示例不够清晰，也可以参考 JDK API 提供的 demo，这个清晰明了：

　　1. class Driver2 { // ...

　　2. void main() throws InterruptedException {

　　3. CountDownLatch doneSignal=new CountDownLatch(N);

　　4. Executor e=...

　　5.

　　6. for (int i=0; i < N; ++i) // create and start threads

　　7. e.execute(new WorkerRunnable(doneSignal, i));

　　8.

　　9. doneSignal.await(); // wait for all to finish

　　10. }

　　11. }

　　12.

　　13. class WorkerRunnable implements Runnable {

　　14. private final CountDownLatch doneSignal;

　　15. private final int i;

　　16. WorkerRunnable(CountDownLatch doneSignal, int i) {

　　17. this.doneSignal=doneSignal;

　　18. this.i=i;

　　19. }

　　20. public void run() {

　　21. try {

　　22. doWork(i);

　　23. doneSignal.countDown();

　　24. } catch (InterruptedException ex) {} // return;

　　25. }

　　26.

　　27. void doWork() { ... }

　　28. }

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