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JAVA多线程中线程之间的通信方式的理解和理解总结Java多线程:详解线程间通信的四种方式

  一,介绍

  本总结我对于JAVA多线程中线程之间的通信方式的理解,主要以代码结合文字的方式来讨论线程间的通信,故摘抄了书中的一些示例代码。

  

  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:

   import java.util.ArrayList;

    import java.util.List;
    public class MyList {
     private List list = new ArrayList();
     public void add() {
     list.add("elements");
     }
     public int size() {
     return list.size();
     }
    }
    import mylist.MyList;
    public class ThreadA extends Thread {
     private MyList list;
     public ThreadA(MyList list) {
     super();
     this.list = list;
     }
     @Override
     public void run() {
     try {
     for (int i = 0; i < 10; i++) {
     list.add();
     System.out.println("添加了" + (i + 1) + "个元素");
     Thread.sleep(1000);
     }
     } catch (InterruptedException e) {
     e.printStackTrace();
     }
     }
    }
    import mylist.MyList;
    public class ThreadB extends Thread {
     private MyList list;
     public ThreadB(MyList list) {
     super();
     this.list = list;
     }
     @Override
     public void run() {
     try {
     while (true) {
     if (list.size() == 5) {
     System.out.println("==5, 线程b准备退出了");
     throw new InterruptedException();
     }
     }
     } catch (InterruptedException e) {
     e.printStackTrace();
     }
     }
    }
    import mylist.MyList;
    import extthread.ThreadA;
    import extthread.ThreadB;
    public class Test {
     public static void main(String[] args) {
     MyList service = new MyList();
     ThreadA a = new ThreadA(service);
     a.setName("A");
     a.start();
     ThreadB b = new ThreadB(service);
     b.setName("B");
     b.start();
     }
    }

  在这种方式下,线程A不断地改变条件JAVA多线程中线程之间的通信方式的理解和理解总结Java多线程:详解线程间通信的四种方式,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java线程信号量,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:

  cnblogs.com/hapjin/p/5467984.html

  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:

  cnblogs.com/hapjin/p/5492880.html

  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:

   import java.util.ArrayList;

    import java.util.List;
    public class MyList {
     private static List list = new ArrayList();
     public static void add() {
     list.add("anyString");
     }
     public static int size() {
     return list.size();
     }
    }
    public class ThreadA extends Thread {
     private Object lock;
     public ThreadA(Object lock) {
     super();
     this.lock = lock;
     }
     @Override
     public void run() {
     try {
     synchronized (lock) {
     if (MyList.size() != 5) {
     System.out.println("wait begin "
     + System.currentTimeMillis());
     lock.wait();
     System.out.println("wait end "
     + System.currentTimeMillis());
     }
     }
     } catch (InterruptedException e) {
     e.printStackTrace();
     }
     }
    }
    public class ThreadB extends Thread {
     private Object lock;
     public ThreadB(Object lock) {
     super();
     this.lock = lock;
     }
     @Override
     public void run() {
     try {
     synchronized (lock) {
     for (int i = 0; i < 10; i++) {
     MyList.add();
     if (MyList.size() == 5) {
     lock.notify();
     System.out.println("已经发出了通知");
     }
     System.out.println("添加了" + (i + 1) + "个元素!");
     Thread.sleep(1000);
     }
     }
     } catch (InterruptedException e) {
     e.printStackTrace();
     }
     }
    }
    public class Run {
     public static void main(String[] args) {
     try {
     Object lock = new Object();
     ThreadA a = new ThreadA(lock);
     a.start();
     Thread.sleep(50);
     ThreadB b = new ThreadB(lock);
     b.start();
     } catch (InterruptedException e) {
     e.printStackTrace();
     }
     }
    }

  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java线程信号量,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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  文章来源:https://zhuanlan.zhihu.com/p/98932009