多线程如何按指定顺序同步执行

笔者今天看到一个有趣的面试题，如何让多个线程按照既定的顺序依次执行？比如每个线程输出一个整数，

那么期望就是这样的：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，这不是反人性的考题吗？多线程本来就以乱序执行出名的。稍加思索，想到3种解决方案，分别用代码实现之。

 

方法1 使用newSingleThreadExecutor

newSingleThreadExecutor返回仅仅包含一个线程的线程池,将多个任务交给此Executor时，这个线程池处理完一个任务后接着处理下一个任务，这样就保证了执行顺序，先提交先执行。如果当前线程意外终止，会创建一个新线程继续执行任务。

示例代码如下：

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.

英语原版其实很拗口，不好理解。简单点说，就是某个线程A调用join，其他线程就要乖乖等A执行完毕才能执行。

示例代码如下：

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，设置它的核心线程数为1

我们先分析一下ThreadPoolExecutor,其构造函数如下

public ThreadPoolExecutor(int corePoolSize,

                              int maximumPoolSize,

                              long keepAliveTime,

                              TimeUnit unit,

                              BlockingQueue<Runnable> workQueue,

                              ThreadFactory threadFactory,

                              RejectedExecutionHandler handler)

各个参数含义如下：

1、corePoolSize, 核心线程数，建议和cpu的核心数一样，当有任务提交，检测当前线程池内的线程数小于corePoolSize的话，新建线程执行任务，直到达到corePoolSize。线程池内的线程数大于等于corePoolSize时，将任务放入workQueue等待。

2、maximumPoolSize，允许线程池内最大线程数，当队列满了之后，如果线程池内的线程数小于maximumPoolSize新建线程，如果大于等于执行拒绝策略。

3、keepAliveTime，线程最大空闲时间，如果设置60s，那么线程空闲60s后自动结束。

unit，时间单位分钟，秒等等。

4、workQueue，线程数超过corePoolSize存放任务的地方。

5、threadFactory，线程工厂，默认的即可。

6、handler，拒绝策略，分4种，AbortPolicy直接抛出异常、DiscardPolicy悄悄抛弃不执行、CallerRunsPolicy（调用者运行）：该策略既不会抛弃任务也不会抛出异常，而是将这个任务退回给调用者，从而降低新任务的流量；、DiscardOldestPolicy（抛弃最旧的）

 示例代码如下：

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. 执行结果

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