JAVA多线程之线程间的通信方式

(转发) 收藏记周日,北京的天阳光明媚,9月,北京的秋格外肃穆透彻,望望窗外的湛蓝的天,心似透过栏杆,沐浴在这透亮清澈的蓝天里,那朵朵白云如同一朵棉絮,心意畅想....思绪外扬, 鱼和熊掌不可兼得,徜徉在知识的海洋里,收获满满...比起这时光,尽管有些可惜.还是

充满满足,或许在心里想想外边的美好,更美吧.......

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

巴特西

JAVA多线程之线程间的通信方式

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