Java线程间通信的方式

Java线程间通信的方式

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：

[](javascript:void(0)😉

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();
    }
}

[](javascript:void(0)😉

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：

[](javascript:void(0)😉

1 import java.util.ArrayList;
 2 import java.util.List;
 4 public class MyList {
 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 }
15 import mylist.MyList;
17 public class ThreadA extends Thread {
19     private MyList list;
21     public ThreadA(MyList list) {
22         super();
23         this.list = list;
24     }
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 }
40 import mylist.MyList;
42 public class ThreadB extends Thread {
44     private MyList list;
46     public ThreadB(MyList list) {
47         super();
48         this.list = list;
49     }
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 }
66 import mylist.MyList;
67 import extthread.ThreadA;
68 import extthread.ThreadB;
70 public class Test {
72     public static void main(String[] args) {
73         MyList service = new MyList();
75         ThreadA a = new ThreadA(service);
76         a.setName("A");
77         a.start();
79         ThreadB b = new ThreadB(service);
80         b.setName("B");
81         b.start();
82     }
83 }

[](javascript:void(0)😉

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：

[](javascript:void(0)😉

1 import java.util.ArrayList;
 2 import java.util.List;
 4 public class MyList {
 6     private static List<String> list = new ArrayList<String>();
 8     public static void add() {
 9         list.add("anyString");
10     }
12     public static int size() {
13         return list.size();
14     }
15 }
18 public class ThreadA extends Thread {
20     private Object lock;
22     public ThreadA(Object lock) {
23         super();
24         this.lock = lock;
25     }
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 }
46 public class ThreadB extends Thread {
47     private Object lock;
49     public ThreadB(Object lock) {
50         super();
51         this.lock = lock;
52     }
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 }
74 public class Run {
76     public static void main(String[] args) {
78         try {
79             Object lock = new Object();
81             ThreadA a = new ThreadA(lock);
82             a.start();
84             Thread.sleep(50);
86             ThreadB b = new ThreadB(lock);
87             b.start();
88         } catch (InterruptedException e) {
89             e.printStackTrace();
90         }
91     }
92 }

[](javascript:void(0)😉

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