並行與順序混合任務調度：線程等待機制實現 UML 活動圖邏輯

問題建模

根據 UML 活動圖：

• 任務鏈 1：1 → 3 → 5
• 任務鏈 2：2 → 4
• 兩鏈並行執行
• 任務 6 需等待 4 和 5 完成
• 任務 7 獨立並行

解決方案：主線程 + 工作線程 + Join 等待

public class TaskScheduler {
    public static void main(String[] args) throws InterruptedException {
        // 共享同步對象
        final Object lock45 = new Object();
        final boolean[] done = {false, false}; // [任務4完成, 任務5完成]
        
        // 線程1：執行 1→3→5
        Thread t1 = new Thread(() -> {
            executeTask(1); executeTask(3); executeTask(5);
            synchronized (lock45) {
                done[1] = true;
                lock45.notifyAll();
            }
        });
        
        // 線程2：執行 2→4
        Thread t2 = new Thread(() -> {
            executeTask(2); executeTask(4);
            synchronized (lock45) {
                done[0] = true;
                lock45.notifyAll();
            }
        });
        
        // 線程3：執行 7（獨立）
        Thread t3 = new Thread(() -> executeTask(7));
        
        // 啟動所有線程
        t1.start(); t2.start(); t3.start();
        
        // 主線程等待 4 和 5 完成
        synchronized (lock45) {
            while (!done[0] || !done[1]) {
                lock45.wait();
            }
        }
        
        // 執行任務6
        executeTask(6);
        
        // 等待所有線程結束
        t1.join(); t2.join(); t3.join();
        System.out.println("所有任務完成");
    }
    
    static void executeTask(int n) {
        System.out.println("執行任務 " + n);
        try { Thread.sleep(100); } catch (InterruptedException e) {}
    }
}

現代 Java 更優雅寫法

CompletableFuture (Java 8+)

CompletableFuture chain1 = CompletableFuture.runAsync(() -> executeTask(1))
    .thenRunAsync(() -> executeTask(3))
    .thenRunAsync(() -> executeTask(5));

CompletableFuture chain2 = CompletableFuture.runAsync(() -> executeTask(2))
    .thenRunAsync(() -> executeTask(4));

CompletableFuture chain3 = CompletableFuture.runAsync(() -> executeTask(7));

// 等待 chain1 和 chain2 完成，再執行任務6
CompletableFuture.allOf(chain1, chain2).thenRunAsync(() -> executeTask(6));

// 等待所有完成
CompletableFuture.allOf(chain1, chain2, chain3).join();

CountDownLatch (Java 5+)

CountDownLatch latch45 = new CountDownLatch(2); // 等待任務4和5

new Thread(() -> { executeTask(1); executeTask(3); executeTask(5); latch45.countDown(); }).start();
new Thread(() -> { executeTask(2); executeTask(4); latch45.countDown(); }).start();
new Thread(() -> executeTask(7)).start();

latch45.await(); // 阻塞直到計數歸零
executeTask(6);

對比總結

核心原則

1. 識別同步點（圖中的汇聚節點）
2. 並行鏈用獨立線程/任務
3. 同步點用計數器/屏障/Future組合等待
4. 避免輪詢，使用阻塞等待機制