彻底明白Java的多线程-线程间的通信

三． 线程间的通信
1. 线程的几种状态
线程有四种状态，任何一个线程肯定处于这四种状态中的一种：
1) 产生（New）：线程对象已经产生，但尚未被启动，所以无法执行。如通过new产生了一个线程对象后没对它调用start()函数之前。
2) 可执行（Runnable）：每个支持多线程的系统都有一个排程器，排程器会从线程池中选择一个线程并启动它。当一个线程处于可执行状态时，表示它可能正处于线程池中等待排排程器启动它；也可能它已正在执行。如执行了一个线程对象的start()方法后，线程就处于可执行状态，但显而易见的是此时线程不一定正在执行中。
3) 死亡（Dead）：当一个线程正常结束，它便处于死亡状态。如一个线程的run()函数执行完毕后线程就进入死亡状态。
4) 停滞（Blocked）：当一个线程处于停滞状态时，系统排程器就会忽略它，不对它进行排程。当处于停滞状态的线程重新回到可执行状态时，它有可能重新执行。如通过对一个线程调用wait()函数后，线程就进入停滞状态，只有当两次对该线程调用notify或notifyAll后它才能两次回到可执行状态。
2. class　Thread下的常用函数函数
2.1 suspend()、resume()
1) 通过suspend()函数，可使线程进入停滞状态。通过suspend()使线程进入停滞状态后，除非收到resume()消息，否则该线程不会变回可执行状态。
2) 当调用suspend()函数后，线程不会释放它的“锁标志”。
例11：
class TestThreadMethod extends Thread{
public static int shareVar = 0;
public TestThreadMethod(String name){
super(name);
}
public synchronized void run(){
if(shareVar==0){
for(int i=0; i<5; i++){
shareVar++;
if(shareVar==5){
this.suspend();　//（1）
}
}
}
else{
System.out.print(Thread.currentThread().getName());
System.out.println(" shareVar = " + shareVar);
this.resume();　//（2）
}
}
}
public class TestThread{
public static void main(String[] args){
TestThreadMethod t1 = new TestThreadMethod("t1");
TestThreadMethod t2 = new TestThreadMethod("t2");
t1.start();　//（5）
//t1.start();　//（3）
t2.start();　//（4）
}
}
运行结果为：
t2 shareVar = 5
i. 当代码（5）的t1所产生的线程运行到代码（1）处时，该线程进入停滞状态。然后排程器从线程池中唤起代码（4）的t2所产生的线程，此时shareVar值不为0，所以执行else中的语句。
ii. 也许你会问，那执行代码（2）后为什么不会使t1进入可执行状态呢？正如前面所说，t1和t2是两个不同对象的线程，而代码（1）和（2）都只对当前对象进行操作，所以t1所产生的线程执行代码（1）的结果是对象t1的当前线程进入停滞状态；而t2所产生的线程执行代码（2）的结果是把对象t2中的所有处于停滞状态的线程调回到可执行状态。
iii. 那现在把代码（4）注释掉，并去掉代码（3）的注释，是不是就能使t1重新回到可执行状态呢？运行结果是什么也不输出。为什么会这样呢？也许你会认为，当代码（5）所产生的线程执行到代码（1）时，它进入停滞状态；而代码（3）所产生的线程和代码（5）所产生的线程是属于同一个对象的，那么就当代码（3）所产生的线程执行到代码（2）时，就可使代码（5）所产生的线程执行回到可执行状态。但是要清楚，suspend()函数只是让当前线程进入停滞状态，但并不释放当前线程所获得的“锁标志”。所以当代码（5）所产生的线程进入停滞状态时，代码（3）所产生的线程仍不能启动，因为当前对象的“锁标志”仍被代码（5）所产生的线程占有。
2.2 sleep()
1) sleep ()函数有一个参数，通过参数可使线程在指定的时间内进入停滞状态，当指定的时间过后，线程则自动进入可执行状态。
2) 当调用sleep ()函数后，线程不会释放它的“锁标志”。
例12：
class TestThreadMethod extends Thread{
class TestThreadMethod extends Thread{
public static int shareVar = 0;
public TestThreadMethod(String name){
super(name);
}
public synchronized void run(){
for(int i=0; i<3; i++){
System.out.print(Thread.currentThread().getName());
System.out.println(" : " + i);
try{
Thread.sleep(100);　//（4）
}
catch(InterruptedException e){
System.out.println("Interrupted");
}
}
}
}
public class TestThread{
public static void main(String[] args){
TestThreadMethod t1 = new TestThreadMethod("t1");
TestThreadMethod t2 = new TestThreadMethod("t2");
t1.start();　（1）
t1.start();　（2）
//t2.start();　（3）
}
}
运行结果为：
t1 : 0
t1 : 1
t1 : 2
t1 : 0
t1 : 1
t1 : 2
由结果可证明，虽然在run()中执行了sleep()，但是它不会释放对象的“锁标志”，所以除非代码(1)的线程执行完run()函数并释放对象的“锁标志”，否则代码（2）的线程永远不会执行。
如果把代码（2）注释掉，并去掉代码（3）的注释，结果将变为：
t1 : 0
t2 : 0
t1 : 1
t2 : 1
t1 : 2
t2 : 2
由于t1和t2是两个对象的线程，所以当线程t1通过sleep()进入停滞时，排程器会从线程池中调用其它的可执行线程，从而t2线程被启动。
例13：
class TestThreadMethod extends Thread{
public static int shareVar = 0;
public TestThreadMethod(String name){
super(name);
}
public synchronized void run(){
for(int i=0; i<5; i++){
System.out.print(Thread.currentThread().getName());
System.out.println(" : " + i);
try{
if(Thread.currentThread().getName().equals("t1"))
Thread.sleep(200);
else
Thread.sleep(100);
}
catch(InterruptedException e){
System.out.println("Interrupted");
}
}
}
}
public class TestThread{
public static void main(String[] args){
TestThreadMethod t1 = new TestThreadMethod("t1");
TestThreadMethod t2 = new TestThreadMethod("t2");
t1.start();
//t1.start();
t2.start();
}
}
运行结果为：
t1 : 0
t2 : 0
t2 : 1
t1 : 1
t2 : 2
t2 : 3
t1 : 2
t2 : 4
t1 : 3
t1 : 4
由于线程t1调用了sleep(200)，而线程t2调用了sleep(100)，所以线程t2处于停滞状态的时间是线程t1的一半，从从结果反映出来的就是线程t2打印两倍次线程t1才打印一次。
2.3 yield()
1) 通过yield ()函数，可使线程进入可执行状态，排程器从可执行状态的线程中重新进行排程。所以调用了yield()的函数也有可能马上被执行。
2) 当调用yield ()函数后，线程不会释放它的“锁标志”。
例14：
class TestThreadMethod extends Thread{
public static int shareVar = 0;
public TestThreadMethod(String name){
super(name);
}
public synchronized void run(){
for(int i=0; i<4; i++){
System.out.print(Thread.currentThread().getName());
System.out.println(" : " + i);
Thread.yield();
}
}
}
public class TestThread{
public static void main(String[] args){
TestThreadMethod t1 = new TestThreadMethod("t1");
TestThreadMethod t2 = new TestThreadMethod("t2");
t1.start();
t1.start();　//（1）
//t2.start();　（2）
}
}
运行结果为：
t1 : 0
t1 : 1
t1 : 2
t1 : 3
t1 : 0
t1 : 1
t1 : 2
t1 : 3
从结果可知调用yield()时并不会释放对象的“锁标志”。
如果把代码（1）注释掉，并去掉代码（2）的注释，结果为：
t1 : 0
t1 : 1
t2 : 0
t1 : 2
t2 : 1
t1 : 3
t2 : 2
t2 : 3
从结果可知，虽然t1线程调用了yield()，但它马上又被执行了。
2.4 sleep()和yield()的区别
1) sleep()使当前线程进入停滞状态，所以执行sleep()的线程在指定的时间内肯定不会执行；yield()只是使当前线程重新回到可执行状态，所以执行yield()的线程有可能在进入到可执行状态后马上又被执行。
2) sleep()可使优先级低的线程得到执行的机会，当然也可以让同优先级和高优先级的线程有执行的机会；yield()只能使同优先级的线程有执行的机会。
例15：
class TestThreadMethod extends Thread{
public static int shareVar = 0;
public TestThreadMethod(String name){
super(name);
}
public void run(){
for(int i=0; i<4; i++){
System.out.print(Thread.currentThread().getName());
System.out.println(" : " + i);
//Thread.yield();　（1）
/* （2） */
try{
Thread.sleep(3000);
}
catch(InterruptedException e){
System.out.println("Interrupted");
}

}
}
}
public class TestThread{
public static void main(String[] args){
TestThreadMethod t1 = new TestThreadMethod("t1");
TestThreadMethod t2 = new TestThreadMethod("t2");
t1.setPriority(Thread.MAX_PRIORITY);
t2.setPriority(Thread.MIN_PRIORITY);
t1.start();
t2.start();
}
}
运行结果为：
t1 : 0
t1 : 1
t2 : 0
t1 : 2
t2 : 1
t1 : 3
t2 : 2
t2 : 3
由结果可见，通过sleep()可使优先级较低的线程有执行的机会。注释掉代码（2），并去掉代码（1）的注释，结果为：
t1 : 0
t1 : 1
t1 : 2
t1 : 3
t2 : 0
t2 : 1
t2 : 2
t2 : 3
可见，调用yield()，不同优先级的线程永远不会得到执行机会。
2.5 join()
使调用join()的线程执行完毕后才能执行其它线程，在一定意义上，它可以实现同步的功能。
例16：
class TestThreadMethod extends Thread{
public static int shareVar = 0;
public TestThreadMethod(String name){
super(name);
}
public void run(){
for(int i=0; i<4; i++){
System.out.println(" " + i);
try{
Thread.sleep(3000);
}
catch(InterruptedException e){
System.out.println("Interrupted");
}
}
}
}
public class TestThread{
public static void main(String[] args){
TestThreadMethod t1 = new TestThreadMethod("t1");
t1.start();
try{
t1.join();
}
catch(InterruptedException e){}
t1.start();
}
}
运行结果为：
0
1
2
3
0
1
2
3


3. class　Object下常用的线程函数
wait()、notify()和notifyAll()这三个函数由java.lang.Object类提供，用于协调多个线程对共享数据的存取。
3.1 wait()、notify()和notifyAll()
1) wait()函数有两种形式：第一种形式接受一个毫秒值，用于在指定时间长度内暂停线程，使线程进入停滞状态。第二种形式为不带参数，代表waite()在notify()或notifyAll()之前会持续停滞。
2) 当对一个对象执行notify()时，会从线程等待池中移走该任意一个线程，并把它放到锁标志等待池中；当对一个对象执行notifyAll()时，会从线程等待池中移走所有该对象的所有线程，并把它们放到锁标志等待池中。
3) 当调用wait()后，线程会释放掉它所占有的“锁标志”，从而使线程所在对象中的其它synchronized数据可被别的线程使用。
例17：
下面，我们将对例11中的例子进行修改
class TestThreadMethod extends Thread{
public static int shareVar = 0;
public TestThreadMethod(String name){
super(name);
}
public synchronized void run(){
if(shareVar==0){
for(int i=0; i<10; i++){
shareVar++;
if(shareVar==5){
try{
this.wait();　//（4）
}
catch(InterruptedException e){}
}
}
}
if(shareVar!=0){
System.out.print(Thread.currentThread().getName());
System.out.println(" shareVar = " + shareVar);
this.notify();　//（5）
}
}
}
public class TestThread{
public static void main(String[] args){
TestThreadMethod t1 = new TestThreadMethod("t1");
TestThreadMethod t2 = new TestThreadMethod("t2");
t1.start();　//（1）
//t1.start();　（2）
t2.start();　//（3）
}
}
运行结果为：
t2 shareVar = 5
因为t1和t2是两个不同对象，所以线程t2调用代码（5）不能唤起线程t1。如果去掉代码（2）的注释，并注释掉代码（3），结果为：
t1 shareVar = 5
t1 shareVar = 10
这是因为，当代码（1）的线程执行到代码（4）时，它进入停滞状态，并释放对象的锁状态。接着，代码（2）的线程执行run()，由于此时shareVar值为5，所以执行打印语句并调用代码（5）使代码（1）的线程进入可执行状态，然后代码（2）的线程结束。当代码（1）的线程重新执行后，它接着执行for()循环一直到shareVar=10，然后打印shareVar。
3.2 wait()、notify()和synchronized
waite()和notify()因为会对对象的“锁标志”进行操作，所以它们必须在synchronized函数或synchronized　block中进行调用。如果在non-synchronized函数或non-synchronized　block中进行调用，虽然能编译通过，但在运行时会发生IllegalMonitorStateException的异常。
例18：
class TestThreadMethod extends Thread{
public int shareVar = 0;
public TestThreadMethod(String name){
super(name);
new Notifier(this);
}
public synchronized void run(){
if(shareVar==0){
for(int i=0; i<5; i++){
shareVar++;
System.out.println("i = " + shareVar);
try{
System.out.println("wait......");
this.wait();
}
catch(InterruptedException e){}
}
}
}
}
class Notifier extends Thread{
private TestThreadMethod ttm;
Notifier(TestThreadMethod t){
ttm = t;
start();
}
public void run(){
while(true){
try{
sleep(2000);
}
catch(InterruptedException e){}
/*1 要同步的不是当前对象的做法 */
synchronized(ttm){
System.out.println("notify......");
ttm.notify();
}
}
}
}
public class TestThread{
public static void main(String[] args){
TestThreadMethod t1 = new TestThreadMethod("t1");
t1.start();
}
}
运行结果为：
i = 1
wait......
notify......
i = 2
wait......
notify......
i = 3
wait......
notify......
i = 4
wait......
notify......
i = 5
wait......
notify......
4. wait()、notify()、notifyAll()和suspend()、resume()、sleep()的讨论
4.1 这两组函数的区别
1) wait()使当前线程进入停滞状态时，还会释放当前线程所占有的“锁标志”，从而使线程对象中的synchronized资源可被对象中别的线程使用；而suspend()和sleep()使当前线程进入停滞状态时不会释放当前线程所占有的“锁标志”。
2) 前一组函数必须在synchronized函数或synchronized　block中调用，否则在运行时会产生错误；而后一组函数可以non-synchronized函数和synchronized　block中调用。
4.2 这两组函数的取舍
Java2已不建议使用后一组函数。因为在调用wait()时不会释放当前线程所取得的“锁标志”，这样很容易造成“死锁”。