多线程之间的通信
发布日期:2022-02-09 20:39:10 浏览次数:9 分类:技术文章

本文共 6231 字,大约阅读时间需要 20 分钟。

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:

1 import java.util.ArrayList; 2 import java.util.List; 3  4 public class MyList { 5  6     private List
list = new ArrayList
(); 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 @Override27 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 @Override52 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,

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: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
list = new ArrayList
(); 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 @Override28 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 @Override55 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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