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Java マルチスレッド プログラミング用のシンクロナイザー
- 黄舟オリジナル
- 2017-02-20 10:23:081146ブラウズ
シンクロナイザー
は、特定の同期問題ごとに解決策を提供します
セマフォ
セマフォ[セマフォ; セマフォ]。カウンターを通じて共有リソースへのアクセスを制御します。
テストクラス：
パッケージの同時; apache.logging.log4j.LogManager;
import org.apache.logging.log4j.Logger;
import java.util.concurrent.Semaphore;
/**
* 拿客
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* 创建时间：2016年08月08日
* 描述：
*/
public class SemaphoreTest {
public static void main(String[] args) {
//在Thread里声明并不是同一个对象
Semaphore semaphore = new Semaphore(3);
SemaphoreThread testA = new SemaphoreThread("A", semaphore);
SemaphoreThread testB = new SemaphoreThread("B", semaphore);
SemaphoreThread testC = new SemaphoreThread("C", semaphore);
SemaphoreThread testD = new SemaphoreThread("D", semaphore);
SemaphoreThread testE = new SemaphoreThread("E", semaphore);
SemaphoreThread testF = new SemaphoreThread("F", semaphore);
SemaphoreThread testG = new SemaphoreThread("G", semaphore);
testA.start();
testB.start();
testC.start();
testD.start();
testE.start();
testF.start();
testG.start();
}
}実行結果 [以下のすべての出力結果において、[]はスレッド名 - 以下は出力内容です]:
/**
* 拿客
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* 描述：
*/
public class SemaphoreThread extends Thread {
private static final Logger logger = LogManager.getLogger(SemaphoreThread.class);
//创建有3个信号量的信号量计数器
public Semaphore semaphore;
public SemaphoreThread(String name, Semaphore semaphore) {
setName(name);
this.semaphore = semaphore;
}
@Override
public void run() {
try {
logger.debug(getName() + " 取号等待... " + System.currentTimeMillis());
//取出一个信号
semaphore.acquire();
logger.debug(getName() + " 提供服务... " + System.currentTimeMillis());
sleep(1000);
logger.debug(getName() + " 完成服务... " + System.currentTimeMillis());
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
logger.debug(getName() + " 释放... " + System.currentTimeMillis());
//释放一个信号
semaphore.release();
}
}3 つのセマフォを受信した後、後続のスレッドはシグナルを受信した位置でブロックされ、セマフォが受信された後にのみ実行が続行されることがわかります。解放されました。
CountDownLatch
CountDownLatch [カウントダウン ロック]、スレッド内で countDownLatch.await() を呼び出して、指定された回数に達すると (countDownLatch.countDown() を通じて)、残りの回数を実行し続けます。各スレッドの内容。
テストクラス:
[C] - C 取号等待... 1470642024037
[F] - F 取号等待... 1470642024036
[E] - E 取号等待... 1470642024036
[B] - B 取号等待... 1470642024037
[D] - D 取号等待... 1470642024037
[A] - A 取号等待... 1470642023965
[D] - D 提供服务... 1470642024039
[C] - C 提供服务... 1470642024039
[G] - G 取号等待... 1470642024036
[F] - F 提供服务... 1470642024040
[D] - D 完成服务... 1470642025039
[C] - C 完成服务... 1470642025039
[D] - D 释放... 1470642025040
[F] - F 完成服务... 1470642025040
[C] - C 释放... 1470642025041
[B] - B 提供服务... 1470642025042
[A] - A 提供服务... 1470642025042
[F] - F 释放... 1470642025043
[E] - E 提供服务... 1470642025043
[A] - A 完成服务... 1470642026043
[B] - B 完成服务... 1470642026043
[B] - B 释放... 1470642026043
[A] - A 释放... 1470642026043
[G] - G 提供服务... 1470642026044
[E] - E 完成服务... 1470642026045
[E] - E 释放... 1470642026045
[G] - G 完成服务... 1470642027045
[G] - G 释放... 1470642027046スレッドクラス:
package concurrent.thread;
import org.apache.logging.log4j.LogManager;
import org.apache.logging.log4j.Logger;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
/**
* 拿客
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* 描述：
*/
public class package concurrent;
import concurrent.thread.CountDownLatchThread;
import org.apache.logging.log4j.LogManager;
import org.apache.logging.log4j.Logger;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
/**
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* 描述：
*/
public class CountDownLatchTest {
private static final Logger logger = LogManager.getLogger(CountDownLatchTest.class);
public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
//设定当达成三个计数时触发
CountDownLatch countDownLatch = new CountDownLatch(3);
new CountDownLatchThread("A", countDownLatch).start();
new CountDownLatchThread("B", countDownLatch).start();
new CountDownLatchThread("C", countDownLatch).start();
new CountDownLatchThread("D", countDownLatch).start();
new CountDownLatchThread("E", countDownLatch).start();
for (int i = 3; i > 0; i--) {
Thread.sleep(1000);
logger.debug(i);
countDownLatch.countDown();
}
}
}実行結果:
package concurrent.thread;
import org.apache.logging.log4j.LogManager;
import org.apache.logging.log4j.Logger;
import java.util.concurrent.CountDownLatch;
/**
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* 描述：
*/
public class CountDownLatchThread extends Thread {
private static final Logger logger = LogManager.getLogger(CountDownLatchThread.class);
//计数器
private CountDownLatch countDownLatch;
public CountDownLatchThread(String name, CountDownLatch countDownLatch) {
setName(name);
this.countDownLatch = countDownLatch;
}
@Override
public void run() {
logger.debug("执行操作...");
try {
sleep(1000);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
logger.debug("等待计数器达到标准...");
try {
//让线程进入阻塞状态，等待计数达成后释放
countDownLatch.await();
logger.debug("计数达成，继续执行...");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}CyclicBarrier
CyclicBarrier [サイクリックサイクル、サイクリックバリアバリア、バリア] ブロックされた数を待つサイクリックに到達するためのスレッド指定された数の後、カウントに参加しているスレッドは実行を継続し、特定のスレッドを実行できます (別のコンストラクターを使用すると、到着後の実行を設定できません)。また、他のスレッドは引き続きブロックされ、指定された数に再度到達するのを待機します。
テストクラス:
[E] - 执行操作... [B] - 执行操作... [A] - 执行操作... [C] - 执行操作... [D] - 执行操作... [main] DEBUG concurrent.CountDownLatchTest - 3 [B] - 等待计数器达到标准... [E] - 等待计数器达到标准... [C] - 等待计数器达到标准... [D] - 等待计数器达到标准... [A] - 等待计数器达到标准... [main] DEBUG concurrent.CountDownLatchTest - 2 [main] DEBUG concurrent.CountDownLatchTest - 1 [E] - 计数达成，继续执行... [C] - 计数达成，继续执行... [B] - 计数达成，继续执行... [D] - 计数达成，继续执行... [A] - 计数达成，继续执行...スレッドクラス:
package concurrent;
import concurrent.thread.CyclicBarrierThread;
import org.apache.logging.log4j.LogManager;
import org.apache.logging.log4j.Logger;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
/**
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* 描述：
*/
public class CyclicBarrierTest {
private static final Logger logger = LogManager.getLogger(CyclicBarrierTest.class);
public static void main(String[] args) {
//可以使用CyclicBarrier(int parties)不设定到达后执行的内容
CyclicBarrier cyclicBarrier = new CyclicBarrier(5, () -> {
logger.debug("---计数到达后执行的内容----");
});
new CyclicBarrierThread("A", cyclicBarrier).start();
new CyclicBarrierThread("B", cyclicBarrier).start();
new CyclicBarrierThread("C", cyclicBarrier).start();
new CyclicBarrierThread("D", cyclicBarrier).start();
new CyclicBarrierThread("E", cyclicBarrier).start();
new CyclicBarrierThread("A2", cyclicBarrier).start();
new CyclicBarrierThread("B2", cyclicBarrier).start();
new CyclicBarrierThread("C2", cyclicBarrier).start();
new CyclicBarrierThread("D2", cyclicBarrier).start();
new CyclicBarrierThread("E2", cyclicBarrier).start();
//需要注意的是，如果线程数不是上面设置的等待数量的整数倍，比如这个程序中又加了个线程，
// 那么当达到5个数量时，只会执行达到时的五个线程的内容，
// 剩余一个线程会出于阻塞状态导致主线程无法退出，程序无法结束
// new CyclicBarrierThread("F", cyclicBarrier).start();//将这行注释去掉程序无法自动结束
}
}実行結果: package concurrent.thread;
import org.apache.logging.log4j.LogManager;
import org.apache.logging.log4j.Logger;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.BrokenBarrierException;
import java.util.concurrent.CyclicBarrier;
/**
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* 描述：
*/
public class CyclicBarrierThread extends Thread {
private static final Logger logger = LogManager.getLogger(CyclicBarrierThread.class);
private CyclicBarrier cyclicBarrier;
public CyclicBarrierThread(String name, CyclicBarrier cyclicBarrier) {
super(name);
this.cyclicBarrier = cyclicBarrier;
}
@Override
public void run() {
logger.debug("执行操作...");
try {
int time = new Random().nextInt(10) * 1000;
logger.debug("休眠" + time/1000 + "秒");
sleep(time);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
logger.debug("等待计数器达到标准...");
try {
//让线程进入阻塞状态，等待计数达成后释放
cyclicBarrier.await();
logger.debug("计数达成，继续执行...");
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
} catch (BrokenBarrierException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}前回の不定期長距離バス停留所のパターンとして想像できます:
不定期長距離バス停留所座席が埋まってからバスが出発します。 目的地に到着後は、そのままお待ちください。全員がスレッドであり、乗車後、満席時、車両出発後に一律に実行される内容です。に到達すると、車両に乗っている人同士で会話ができます（乗車後は移動できないことが一時的にわかりますO(∩_∩)O〜）。
CountDownLatch と CyclicBarrier の違い:
CountDownLatch は、実行を続行する前にカウントに達するまで待機する 1 つ以上のスレッドです。await() 呼び出しはカウントに参加しません。
CyclicBarrier は、N 個のスレッドが実行を続行する前に互いの実行をゼロ点まで待機することを意味し、await() 呼び出しもカウントに参加し、CyclicBarrier は条件が満たされた後のアクションの実行をサポートし、このプロセスは周期的です。 。
Exchanger
Exchanger
テストクラス:
[A] - 执行操作... [A] - 休眠0秒 [E2] - 执行操作... [E2] - 休眠5秒 [D2] - 执行操作... [D2] - 休眠4秒 [C2] - 执行操作... [C2] - 休眠4秒 [B2] - 执行操作... [B2] - 休眠6秒 [A2] - 执行操作... [A2] - 休眠8秒 [E] - 执行操作... [E] - 休眠5秒 [D] - 执行操作... [D] - 休眠0秒 [C] - 执行操作... [C] - 休眠3秒 [B] - 执行操作... [B] - 休眠7秒 [A] - 等待计数器达到标准... [D] - 等待计数器达到标准... [C] - 等待计数器达到标准... [D2] - 等待计数器达到标准... [C2] - 等待计数器达到标准... [C2] DEBUG concurrent.CyclicBarrierTest - ---计数到达后执行的内容---- [C2] - 计数达成，继续执行... [A] - 计数达成，继续执行... [C] - 计数达成，继续执行... [D2] - 计数达成，继续执行... [D] - 计数达成，继续执行... [E2] - 等待计数器达到标准... [E] - 等待计数器达到标准... [B2] - 等待计数器达到标准... [B] - 等待计数器达到标准... [A2] - 等待计数器达到标准... [A2] DEBUG concurrent.CyclicBarrierTest - ---计数到达后执行的内容---- [E] - 计数达成，继续执行... [B2] - 计数达成，继续执行... [E2] - 计数达成，继续执行... [B] - 计数达成，继续执行... [A2] - 计数达成，继续执行...
エンティティクラス:
package concurrent;
import concurrent.pojo.ExchangerPojo;
import concurrent.thread.ExchangerThread;
import java.util.HashMap;
import java.util.concurrent.Exchanger;
/**
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* 创建时间：2016年08月08日
* 描述：
*/
public class ExchangerTest {
public static void main(String[] args) {
Exchanger<HashMap<String, ExchangerPojo>> exchanger = new Exchanger<>();
new ExchangerThread("A", exchanger).start();
new ExchangerThread("B", exchanger).start();
}
}スレッドクラス:
package concurrent.pojo;
import com.alibaba.fastjson.JSON;
import java.util.Date;
import java.util.List;
/**
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* 创建时间：2016年08月08日
* 描述：
*/
public class ExchangerPojo {
private int intVal;
private String strVal;
private List<String> strList;
private Date date;
public ExchangerPojo(int intVal, String strVal, List<String> strList, Date date) {
this.intVal = intVal;
this.strVal = strVal;
this.strList = strList;
this.date = date;
}
public int getIntVal() {
return intVal;
}
public void setIntVal(int intVal) {
this.intVal = intVal;
}
public String getStrVal() {
return strVal;
}
public void setStrVal(String strVal) {
this.strVal = strVal;
}
public List<String> getStrList() {
return strList;
}
public void setStrList(List<String> strList) {
this.strList = strList;
}
public Date getDate() {
return date;
}
public void setDate(Date date) {
this.date = date;
}
@Override
public String toString() {
return JSON.toJSONString(this);
}
} 実行結果:
package concurrent.thread;
import concurrent.pojo.ExchangerPojo;
import org.apache.logging.log4j.LogManager;
import org.apache.logging.log4j.Logger;
import java.util.*;
import java.util.concurrent.Exchanger;
/**
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* 创建时间：2016年08月08日
* 描述：
*/
public class ExchangerThread extends Thread {
private Exchanger<HashMap<String, ExchangerPojo>> exchanger;
private static final Logger logger = LogManager.getLogger(ExchangerThread.class);
public ExchangerThread(String name, Exchanger<HashMap<String, ExchangerPojo>> exchanger) {
super(name);
this.exchanger = exchanger;
}
@Override
public void run() {
HashMap<String, ExchangerPojo> map = new HashMap<>();
logger.debug(getName() + "提供者提供数据...");
Random random = new Random();
for (int i = 0; i < 3; i++) {
int index = random.nextInt(10);
List<String> list = new ArrayList<>();
for (int j = 0; j < index; j++) {
list.add("list ---> " + j);
}
ExchangerPojo pojo = new ExchangerPojo(index, getName() + "提供的数据", list, new Date());
map.put("第" + i + "个数据", pojo);
}
try {
int time = random.nextInt(10);
logger.debug(getName() + "等待" + time + "秒....");
for (int i = time; i > 0; i--) {
sleep(1000);
logger.debug(getName() + "---->" + i);
}
//等待exchange是会进入阻塞状态，可以在一个线程中与另一线程多次交互，此处就不写多次了
HashMap<String, ExchangerPojo> getMap = exchanger.exchange(map);
time = random.nextInt(10);
logger.debug(getName() + "接受到数据等待" + time + "秒....");
for (int i = time; i > 0; i--) {
sleep(1000);
logger.debug(getName() + "---->" + i);
}
getMap.forEach((x, y) -> {
logger.debug(x + " -----> " + y.toString());
});
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
}5"],"strVal":"B から提供されたデータ"}
Phaser は、CountDownLatch と CyclicBarrier の機能を組み合わせ、段階的な機能を提供すると個人的に感じています。
CyclicBarrier の段階的な機能を実現します。
[B] - B提供者提供数据...
[A] - A提供者提供数据...
[A] - A等待2秒....
[B] - B等待0秒....
[A] - A---->2
[A] - A---->1
[B] - B接受到数据等待1秒....
[A] - A接受到数据等待4秒....
[B] - B---->1
[A] - A---->4
[B] - 第0个数据 -----> {"date":1470652252049,"intVal":5,"strList":["list ---> 0","list ---> 1","list ---> 2","list ---> 3","list ---> 4"],"strVal":"A提供的数据"}
[B] - 第1个数据 -----> {"date":1470652252049,"intVal":1,"strList":["list ---> 0"],"strVal":"A提供的数据"}
[B] - 第2个数据 -----> {"date":1470652252049,"intVal":4,"strList":["list ---> 0","list ---> 1","list ---> 2","list ---> 3"],"strVal":"A提供的数据"}
[A] - A---->3
[A] - A---->2
[A] - A---->1
[A] - 第0个数据 -----> {"date":1470652252057,"intVal":1,"strList":["list ---> 0"],"strVal":"B提供的数据"}
[A] - 第1个数据 -----> {"date":1470652252057,"intVal":6,"strList":["list ---> 0","list ---> 1","list ---> 2","list ---> 3","list ---> 4","list ---> 5"],
"strVal":"B提供的数据"}
[A] - 第2个数据 -----> {"date":1470652252057,"intVal":6,"strList":["list ---> 0","list ---> 1","list ---> 2","list ---> 3","list ---> 4","list --->スレッドコード:
package concurrent;
import concurrent.thread.PhaserThread;
import org.apache.logging.log4j.LogManager;
import org.apache.logging.log4j.Logger;
import java.util.concurrent.Phaser;
/**
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* 三产 创建于 2016年08月08日 21:25:30。
*/
public class PhaserTest {
private static final Logger logger = LogManager.getLogger(PhaserTest.class);
public static void main(String[] args) {
Phaser phaser = new Phaser() {
/**此方法有2个作用：
* 1、当每一个阶段执行完毕，此方法会被自动调用，因此，重载此方法写入的代码会在每个阶段执行完毕时执行，相当于CyclicBarrier的barrierAction。
* 2、当此方法返回true时，意味着Phaser被终止，因此可以巧妙的设置此方法的返回值来终止所有线程。
例如：若此方法返回值为 phase>=3，其含义为当整个线程执行了4个阶段后，程序终止。
* */
@Override
protected boolean onAdvance(int phase, int registeredParties) {
logger.debug("阶段--->" + phase);
logger.debug("注册的线程数量--->" + registeredParties);
return super.onAdvance(phase, registeredParties);
}
};
for (int i = 3; i > 0; i--) {
new PhaserThread("第" + i + "个", phaser).start();
}
}
}実行結果:
package concurrent.thread;
import org.apache.logging.log4j.LogManager;
import org.apache.logging.log4j.Logger;
import java.util.Random;
import java.util.concurrent.Phaser;
/**
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* QQ群：213732117
* 三产 创建于 2016年08月08日 21:16:55。
*/
public class PhaserThread extends Thread {
private Phaser phaser;
private static final Logger logger = LogManager.getLogger(PhaserThread.class);
public PhaserThread(String name, Phaser phaser) {
super(name);
this.phaser = phaser;
//把当前线程注册到Phaser
this.phaser.register();
logger.debug("name为" + name + "的线程注册了" + this.phaser.getRegisteredParties() + "个线程");
}
@Override
public void run() {
logger.debug("进入...");
phaser.arrive();
for (int i = 6; i > 0; i--) {
int time = new Random().nextInt(5);
try {
logger.debug("睡眠" + time + "秒");
sleep(time * 1000);
if (i == 1) {
logger.debug("未完成的线程数量：" + phaser.getUnarrivedParties());
logger.debug("最后一次触发，并注销自身");
phaser.arriveAndDeregister();
logger.debug("未完成的线程数量：" + phaser.getUnarrivedParties());
} else {
logger.debug("未完成的线程数量：" + phaser.getUnarrivedParties());
logger.debug(i + "--->触发并阻塞...");
phaser.arriveAndAwaitAdvance();//相当于CyclicBarrier.await();
logger.debug("未完成的线程数量：" + phaser.getUnarrivedParties());
}
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
}
logger.debug("注销完成之后注册的线程数量--->" + phaser.getRegisteredParties());
}
}上記のコードでは、すべてのスレッドがdeliveryAndAwaitAdvance()に到達すると、カウントがトリガーされ、スレッドがブロックされます。カウント数は登録されたスレッドの数と等しくなります (つまり、すべてのスレッドが合意された場所まで実行されると解放され、すべてのスレッドが実行を継続して onAction イベントをトリガーできるようになります)。 onActionの異なる段階に応じて異なる操作を実行します
段階的なCountDownLatch関数を実装するには
上記のテストクラスを次のように変更するだけです:
[main] - name为第3个的线程注册了1个线程 [main] - name为第2个的线程注册了2个线程 [main] - name为第1个的线程注册了3个线程 [第3个] - 进入... [第2个] - 进入... [第3个] - 睡眠2秒 [第2个] - 睡眠1秒 [第1个] - 进入... [第1个] - 阶段--->0 [第1个] - 注册的线程数量--->3 [第1个] - 睡眠4秒 [第2个] - 未完成的线程数量：3 [第2个] - 6--->触发并阻塞... [第3个] - 未完成的线程数量：2 [第3个] - 6--->触发并阻塞... [第1个] - 未完成的线程数量：1 [第1个] - 6--->触发并阻塞... [第1个] - 阶段--->1 [第1个] - 注册的线程数量--->3 [第1个] - 未完成的线程数量：3 [第3个] - 未完成的线程数量：3 [第2个] - 未完成的线程数量：3 [第1个] - 睡眠1秒 [第3个] - 睡眠0秒 [第2个] - 睡眠4秒 [第3个] - 未完成的线程数量：3 [第3个] - 5--->触发并阻塞... [第1个] - 未完成的线程数量：2 [第1个] - 5--->触发并阻塞... [第2个] - 未完成的线程数量：1 [第2个] - 5--->触发并阻塞... [第2个] - 阶段--->2 [第2个] - 注册的线程数量--->3 [第2个] - 未完成的线程数量：3 [第3个] - 未完成的线程数量：3 [第1个] - 未完成的线程数量：3 [第2个] - 睡眠0秒 [第3个] - 睡眠2秒 [第2个] - 未完成的线程数量：3 [第1个] - 睡眠2秒 [第2个] - 4--->触发并阻塞... [第3个] - 未完成的线程数量：2 [第1个] - 未完成的线程数量：2 [第3个] - 4--->触发并阻塞... [第1个] - 4--->触发并阻塞... [第1个] - 阶段--->3 [第1个] - 注册的线程数量--->3 [第1个] - 未完成的线程数量：3 [第3个] - 未完成的线程数量：3 [第2个] - 未完成的线程数量：3 [第1个] - 睡眠2秒 [第3个] - 睡眠1秒 [第2个] - 睡眠4秒 [第3个] - 未完成的线程数量：3 [第3个] - 3--->触发并阻塞... [第1个] - 未完成的线程数量：2 [第1个] - 3--->触发并阻塞... [第2个] - 未完成的线程数量：1 [第2个] - 3--->触发并阻塞... [第2个] - 阶段--->4 [第2个] - 注册的线程数量--->3 [第2个] - 未完成的线程数量：3 [第3个] - 未完成的线程数量：3 [第1个] - 未完成的线程数量：3 [第2个] - 睡眠2秒 [第1个] - 睡眠2秒 [第3个] - 睡眠4秒 [第2个] - 未完成的线程数量：3 [第1个] - 未完成的线程数量：3 [第2个] - 2--->触发并阻塞... [第1个] - 2--->触发并阻塞... [第3个] - 未完成的线程数量：1 [第3个] - 2--->触发并阻塞... [第3个] - 阶段--->5 [第3个] - 注册的线程数量--->3 [第3个] - 未完成的线程数量：3 [第1个] - 未完成的线程数量：3 [第2个] - 未完成的线程数量：3 [第3个] - 睡眠2秒 [第1个] - 睡眠3秒 [第2个] - 睡眠0秒 [第2个] - 未完成的线程数量：3 [第2个] - 最后一次触发，并注销自身 [第2个] - 未完成的线程数量：2 [第2个] - 注销完成之后注册的线程数量--->2 [第3个] - 未完成的线程数量：2 [第3个] - 最后一次触发，并注销自身 [第3个] - 未完成的线程数量：1 [第3个] - 注销完成之后注册的线程数量--->1 [第1个] - 未完成的线程数量：1 [第1个] - 最后一次触发，并注销自身 [第1个] - 阶段--->6 [第1个] - 注册的线程数量--->0 [第1个] - 未完成的线程数量：0 [第1个] - 注销完成之后注册的线程数量--->0
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