线程通信概念:线程是操作系统中独立的个体,但是这些个体不经过特殊的处理就不能成为一个整体,线程间的通信就成为整体的必用方式之一,当线程存在通信指挥,系统间的交互性会更强大,在提高cpu的利用率的同时,还会使开发人员对线程任务处理的过程中进行有效的把控和监督。
- 使用wait和notify 方法实现线程间的通信 (注意这两个方法都是object类的方法,换句话说java为所有对象都提供了这两个方法)
- wait 和notify必须配合synchronized关键字使用
- wait方法释放锁,notify方法不释放锁
二,线程间的通信方式
①同步
这里讲的同步是指多个线程通过synchronized关键字这种方式来实现线程间的通信。
参考示例:
public class MyObject { synchronized public void methodA() { //do something.... } synchronized public void methodB() { //do some other thing } } public class ThreadA extends Thread { private MyObject object; //省略构造方法 @Override public void run() { super.run(); object.methodA(); } } public class ThreadB extends Thread { private MyObject object; //省略构造方法 @Override public void run() { super.run(); object.methodB(); } } public class Run { public static void main(String[] args) { MyObject object = new MyObject(); //线程A与线程B 持有的是同一个对象:object ThreadA a = new ThreadA(object); ThreadB b = new ThreadB(object); a.start(); b.start(); } }
由于线程A和线程B持有同一个MyObject类的对象object,尽管这两个线程需要调用不同的方法,但是它们是同步执行的,比如:线程B需要等待线程A执行完了methodA()方法之后,它才能执行methodB()方法。这样,线程A和线程B就实现了 通信。
这种方式,本质上就是“共享内存”式的通信。多个线程需要访问同一个共享变量,谁拿到了锁(获得了访问权限),谁就可以执行。
②while轮询的方式
代码如下:
1 import java.util.ArrayList; 2 import java.util.List; 3 4 public class MyList { 5 6 private List<String> list = new ArrayList<String>(); 7 public void add() { 8 list.add("elements"); 9 } 10 public int size() { 11 return list.size(); 12 } 13 } 14 15 import mylist.MyList; 16 17 public class ThreadA extends Thread { 18 19 private MyList list; 20 21 public ThreadA(MyList list) { 22 super(); 23 this.list = list; 24 } 25 26 @Override 27 public void run() { 28 try { 29 for (int i = 0; i < 10; i++) { 30 list.add(); 31 System.out.println("添加了" + (i + 1) + "个元素"); 32 Thread.sleep(1000); 33 } 34 } catch (InterruptedException e) { 35 e.printStackTrace(); 36 } 37 } 38 } 39 40 import mylist.MyList; 41 42 public class ThreadB extends Thread { 43 44 private MyList list; 45 46 public ThreadB(MyList list) { 47 super(); 48 this.list = list; 49 } 50 51 @Override 52 public void run() { 53 try { 54 while (true) { 55 if (list.size() == 5) { 56 System.out.println("==5, 线程b准备退出了"); 57 throw new InterruptedException(); 58 } 59 } 60 } catch (InterruptedException e) { 61 e.printStackTrace(); 62 } 63 } 64 } 65 66 import mylist.MyList; 67 import extthread.ThreadA; 68 import extthread.ThreadB; 69 70 public class Test { 71 72 public static void main(String[] args) { 73 MyList service = new MyList(); 74 75 ThreadA a = new ThreadA(service); 76 a.setName("A"); 77 a.start(); 78 79 ThreadB b = new ThreadB(service); 80 b.setName("B"); 81 b.start(); 82 } 83 }
在这种方式下,线程A不断地改变条件,线程ThreadB不停地通过while语句检测这个条件(list.size()==5)是否成立 ,从而实现了线程间的通信。但是这种方式会浪费CPU资源。之所以说它浪费资源,是因为JVM调度器将CPU交给线程B执行时,它没做啥“有用”的工作,只是在不断地测试 某个条件是否成立。就类似于现实生活中,某个人一直看着手机屏幕是否有电话来了,而不是: 在干别的事情,当有电话来时,响铃通知TA电话来了。关于线程的轮询的影响,可参考:JAVA多线程之当一个线程在执行死循环时会影响另外一个线程吗?
这种方式还存在另外一个问题:
轮询的条件的可见性问题,关于内存可见性问题,可参考:JAVA多线程之volatile 与 synchronized 的比较中的第一点“一,volatile关键字的可见性”
线程都是先把变量读取到本地线程栈空间,然后再去再去修改的本地变量。因此,如果线程B每次都在取本地的 条件变量,那么尽管另外一个线程已经改变了轮询的条件,它也察觉不到,这样也会造成死循环。
③wait/notify机制
代码如下:
1 import java.util.ArrayList; 2 import java.util.List; 3 4 public class MyList { 5 6 private static List<String> list = new ArrayList<String>(); 7 8 public static void add() { 9 list.add("anyString"); 10 } 11 12 public static int size() { 13 return list.size(); 14 } 15 } 16 17 18 public class ThreadA extends Thread { 19 20 private Object lock; 21 22 public ThreadA(Object lock) { 23 super(); 24 this.lock = lock; 25 } 26 27 @Override 28 public void run() { 29 try { 30 synchronized (lock) { 31 if (MyList.size() != 5) { 32 System.out.println("wait begin " 33 + System.currentTimeMillis()); 34 lock.wait(); 35 System.out.println("wait end " 36 + System.currentTimeMillis()); 37 } 38 } 39 } catch (InterruptedException e) { 40 e.printStackTrace(); 41 } 42 } 43 } 44 45 46 public class ThreadB extends Thread { 47 private Object lock; 48 49 public ThreadB(Object lock) { 50 super(); 51 this.lock = lock; 52 } 53 54 @Override 55 public void run() { 56 try { 57 synchronized (lock) { 58 for (int i = 0; i < 10; i++) { 59 MyList.add(); 60 if (MyList.size() == 5) { 61 lock.notify(); 62 System.out.println("已经发出了通知"); 63 } 64 System.out.println("添加了" + (i + 1) + "个元素!"); 65 Thread.sleep(1000); 66 } 67 } 68 } catch (InterruptedException e) { 69 e.printStackTrace(); 70 } 71 } 72 } 73 74 public class Run { 75 76 public static void main(String[] args) { 77 78 try { 79 Object lock = new Object(); 80 81 ThreadA a = new ThreadA(lock); 82 a.start(); 83 84 Thread.sleep(50); 85 86 ThreadB b = new ThreadB(lock); 87 b.start(); 88 } catch (InterruptedException e) { 89 e.printStackTrace(); 90 } 91 } 92 }
线程A要等待某个条件满足时(list.size()==5),才执行操作。线程B则向list中添加元素,改变list 的size。
A,B之间如何通信的呢?也就是说,线程A如何知道 list.size() 已经为5了呢?
这里用到了Object类的 wait() 和 notify() 方法。
当条件未满足时(list.size() !=5),线程A调用wait() 放弃CPU,并进入阻塞状态。---不像②while轮询那样占用CPU
当条件满足时,线程B调用 notify()通知 线程A,所谓通知线程A,就是唤醒线程A,并让它进入可运行状态。
这种方式的一个好处就是CPU的利用率提高了。
但是也有一些缺点:比如,线程B先执行,一下子添加了5个元素并调用了notify()发送了通知,而此时线程A还执行;当线程A执行并调用wait()时,那它永远就不可能被唤醒了。因为,线程B已经发了通知了,以后不再发通知了。这说明:通知过早,会打乱程序的执行逻辑。
④管道通信就是使用java.io.PipedInputStream 和 java.io.PipedOutputStream进行通信
具体就不介绍了。分布式系统中说的两种通信机制:共享内存机制和消息通信机制。感觉前面的①中的synchronized关键字和②中的while轮询 “属于” 共享内存机制,由于是轮询的条件使用了volatile关键字修饰时,这就表示它们通过判断这个“共享的条件变量“是否改变了,来实现进程间的交流。
而管道通信,更像消息传递机制,也就是说:通过管道,将一个线程中的消息发送给另一个。
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