JAVA多线程之线程间的通信方式

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:

 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。

 

关于wait/notify更多内容,可参考:JAVA多线程之wait/notify

posted @ 2016-05-14 15:41  hapjin  阅读(154769)  评论(6编辑  收藏  举报