Java线程间的通信方式详解

lazydog 发布于2月前 阅读494次
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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,具体内容如下

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<String> list = new ArrayList<String>();
 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,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中一个线程执行死循环有什么后果

 ③wait/notify机制

代码如下:

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class MyList {

 private static List<String> list = new ArrayList<String>();

 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,会打乱程序的执行逻辑。

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